物理学ニュース 2026年5月

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A team led by physics professor Chun Ning (Jeanie) Lau at The Ohio State University, working with Imdea Nanoscience (Spain) and the National Institute for Materials Science (NIMS, Japan), has shown that the superconductivity of twisted bilayer graphene (tBLG) — two atom-thin carbon sheets stacked with a small relative twist — can be tuned and even completely switched off by engineering its dielectric environment. The devices were fabricated a few nanometres above a bulk strontium titanate (SrTiO₃) substrate, a perovskite with a very large, tunable dielectric constant.

By increasing the dielectric constant in situ, the team steadily suppressed the superconducting "dome" and, with further tuning, extinguished superconductivity altogether — while at larger twist angles the SrTiO₃ environment could enable a superconducting "pocket" even where correlated insulating states were absent. Unlike conventional phonon-mediated superconductors, the pairing in this moiré system is strongly governed by electron–electron interactions that are highly sensitive to nearby materials, giving researchers a new external "knob." The result points toward designing low-loss interconnects, adaptive quantum circuits and more robust superconducting elements. Published in Nature Physics (2026), DOI: 10.1038/s41567-026-03243-1.

オハイオ州立大学の物理学教授Chun Ning（Jeanie）Lau氏を中心とする研究チームは、スペインのImdea Nanoscience、日本の物質・材料研究機構（NIMS）と共同で、炭素2層をわずかにずらして積層したねじれ二層グラフェン（tBLG）の超伝導が、誘電環境を変えることで制御でき、さらには完全にオフにもできることを示した。素子は、非常に大きく可変な誘電率をもつペロブスカイトチタン酸ストロンチウム（SrTiO₃）基板の数ナノメートル上に作製された。

基板の誘電率をその場で大きくしていくと超伝導の「ドーム」が次第に抑制され、さらに調整すると超伝導が消失した。一方、ねじれ角を大きくすると、相関絶縁状態が現れない領域でもSrTiO₃環境によって超伝導の「ポケット」が生じうることも分かった。フォノンが対形成を仲介する従来型超伝導体とは異なり、このモアレ系の超伝導は近接物質に敏感な電子間相互作用に強く支配されており、これが外部から超伝導を制御する新しい「つまみ」となる。低損失配線や適応型量子回路、より頑健な超伝導素子の設計につながる可能性がある。『Nature Physics』（2026年）に掲載、DOI: 10.1038/s41567-026-03243-1。

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For nearly a century there were two recognised kinds of magnet — ferromagnets and antiferromagnets. A third class identified in the last decade, dubbed altermagnets, may combine the best qualities of both and could enable faster, more energy-efficient electronics. Physicists at the University at Buffalo, led by corresponding author Jamir Marino, have proposed a quantum sensing scheme to make identifying altermagnets much simpler.

The theoretical technique measures how a suspected altermagnet disturbs a tiny magnetic defect — a nitrogen-vacancy centre — in a nearby diamond: the way the defect's magnetic signal relaxes would provide a fingerprint of altermagnetic order. Co-authors include Libor Šmejkal and Jairo Sinova (Johannes Gutenberg University of Mainz), who first proposed altermagnets, and collaborators at the Max Planck Institutes and the University of Strasbourg. If realised experimentally, it could be a first building block for definitively confirming whether a candidate material truly is an altermagnet. Published in Physical Review Letters (2026), DOI: 10.1103/2ppn-kvjv (arXiv:2508.04788).

磁石は1世紀近くにわたり、強磁性体と反強磁性体の2種類が知られてきた。ここ10年で見出された第3の種類「アルターマグネット」は、両者の長所を併せ持つ可能性があり、より高速で省電力なエレクトロニクスにつながると期待されている。バッファロー大学の物理学者（責任著者：Jamir Marino氏）らは、アルターマグネットの識別を格段に容易にする量子センシングの方式を理論的に提案した。

提案手法では、アルターマグネット候補の物質が、近くに置いたダイヤモンド中の微小な磁気欠陥（窒素‑空孔中心）をどのように乱すかを測定する。欠陥の磁気信号が緩和する様子が、アルターマグネット秩序の「指紋」となる。共著者には、アルターマグネットを最初に提唱したマインツ・ヨハネス・グーテンベルク大学のLibor Šmejkal氏とJairo Sinova氏のほか、マックスプランク研究所やストラスブール大学の研究者が名を連ねる。実験的に実現できれば、ある物質が本当にアルターマグネットかどうかを確定的に確認するための最初の構成要素になりうる。『Physical Review Letters』（2026年）掲載、DOI: 10.1103/2ppn-kvjv（arXiv:2508.04788）。

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A group led by Assistant Professor Takafumi Tomita and Professor Kenji Ohmori at the Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences (Japan), has demonstrated an "Atom Camera" that uses a single ultracold rubidium atom held in an optical tweezer as a scanning probe to visualise the intensity and polarization distributions of light at the nanometre scale — beyond the diffraction limit of conventional optical microscopes.

By scanning the atom's position in sub-micrometre steps and measuring the light-induced energy shifts of its internal spin states, the team reconstructed both the intensity map of a microscopic optical lattice and a non-trivial polarization pattern. Crucially, near a tightly focused beam, linearly polarized light develops a hidden twist of circular polarization — an effect ordinary cameras cannot capture but the atom can sense, because circularly polarized light acts on its spin like an effective magnetic field. The resolution is limited only by the atom's positional uncertainty (~30 nm after ground-state cooling). The technique is a precise tool for designing and characterising the finely structured laser fields used to operate neutral-atom quantum computers. Published in Nature Communications, 29 May 2026 (arXiv:2410.03241).

自然科学研究機構・分子科学研究所の冨田隆文 助教と大森賢治 教授らの研究グループは、光ピンセットで捕捉した絶対零度近くのルビジウム原子1個を走査プローブとして用い、光の強度分布と偏光分布をナノメートル（1mmの100万分の1）スケールで——通常の光学顕微鏡の回折限界を超えて——可視化する新手法「アトムカメラ（Atom Camera）」を実証した。

原子の位置をサブマイクロメートル刻みで走査し、光によって生じる内部スピン状態のエネルギーシフトを測定することで、微小な光格子の強度分布と、自明でない偏光構造の両方を再構成した。特に、直線偏光の光を強く集光すると焦点付近で円偏光のねじれが生じる——これは通常のカメラでは捉えられないが、円偏光が原子のスピンに対して実効的な磁場のように作用するため、原子は「感じ取る」ことができる。解像度は原子の位置の不確かさ（基底状態冷却後で約30 nm）のみで制限される。本手法は、中性原子型量子コンピュータの動作に用いられる微細構造をもつレーザー場を精密に設計・評価するためのツールとなる。『Nature Communications』2026年5月29日付で掲載（arXiv:2410.03241）。

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The IceCube Neutrino Observatory, a cubic kilometre of instrumented ice at the South Pole, has reported that the energy spectrum of astrophysical neutrinos is not a simple straight power law. Combining complementary neutrino samples in two independent analyses of more than a decade of data, the collaboration finds a harder spectrum below roughly 30 TeV than at higher energies, where a power law describes the data well.

A broken power law is the preferred description, with a log parabola also fitting better than a single power law; both analyses reject a single power law across the range 5 TeV to 10 PeV with a significance above 4σ. Because cosmic neutrinos are produced when high-energy cosmic rays collide with matter or radiation near sources such as active galactic nuclei, gamma-ray bursts and supernova remnants — and because they travel in straight lines, unbent by magnetic fields — the shape of the spectrum directly constrains what kinds of sources contribute. A break near 30 TeV, an energy comparable to LHC collisions, suggests a mixture of source populations rather than one dominant class. Published in Physical Review Letters 136, 121002 (26 March 2026); the result was widely covered in late May 2026. DOI: 10.1103/2gh9-d4q7 (arXiv:2507.22233).

南極の氷床1立方キロメートルを検出器とするIceCube ニュートリノ観測所は、宇宙起源（天体起源）ニュートリノのエネルギースペクトルが単純な一本のべき乗則ではないことを報告した。10年以上にわたるデータについて、性質の異なるニュートリノ事象サンプルを組み合わせた2つの独立した解析を行った結果、およそ30 TeV以下では高エネルギー側よりスペクトルが「硬い」（傾きが緩い）ことが分かった。

最も良く合うのは折れ曲がったべき乗則（broken power law）で、対数放物線（log parabola）も単一べき乗則より良い記述を与える。2つの解析はいずれも、5 TeV〜10 PeVの範囲で単一べき乗則を4σを超える有意度で棄却した。宇宙ニュートリノは、活動銀河核・ガンマ線バースト・超新星残骸などの近傍で高エネルギー宇宙線が物質や放射と衝突する際に生成され、磁場に曲げられず直進するため、スペクトルの形はそのまま「どんな天体が寄与しているか」への制約となる。LHCの衝突エネルギーに匹敵する30 TeV付近での折れ曲がりは、単一の天体種族ではなく複数の発生源集団が混ざっている可能性を示唆する。『Physical Review Letters』136巻121002（2026年3月26日掲載）、2026年5月下旬に広く報道された。DOI: 10.1103/2gh9-d4q7（arXiv:2507.22233）。

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In February 2023 the KM3NeT/ARCA neutrino telescope, anchored deep in the Mediterranean Sea, recorded KM3-230213A — an ultra-high-energy cosmic neutrino of about 220 PeV, the most energetic ever detected and more than an order of magnitude above any previously observed high-energy neutrino. Its origin has been an open question that challenges existing models of particle acceleration.

A study by the KM3NeT Collaboration explores a blazar origin — blazars being supermassive black holes whose relativistic jets point almost directly at Earth. Using multi-messenger modelling software, the authors conclude that a population of blazars could produce a diffuse neutrino flux compatible with the KM3-230213A observation. The researchers stress this is not yet a confirmed identification: more observational data are needed, and tension with IceCube's non-detection at comparable energies remains to be resolved. Published in the Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2026), DOI: 10.1088/1475-7516/2026/03/033 (arXiv:2511.13886).

2023年2月、地中海深部に設置されたKM3NeT/ARCAニュートリノ望遠鏡は、エネルギー約220 PeVの超高エネルギー宇宙ニュートリノKM3-230213Aを検出した。これは観測史上最高エネルギーであり、従来検出された高エネルギーニュートリノを1桁以上上回る。その発生源は未解明で、既存の粒子加速モデルに課題を突きつけている。

KM3NeT国際共同実験による研究は、その起源としてブレーザー——相対論的ジェットをほぼ地球方向に向けた超大質量ブラックホール——の可能性を検討した。マルチメッセンジャー・モデリングのソフトウェアを用い、著者らは「ブレーザーの集団」がKM3-230213Aの観測と整合する拡散ニュートリノフラックスを生み出しうると結論づけている。ただし研究者らは、これが確定的な同定ではないことを強調する——さらなる観測データが必要であり、同程度のエネルギーでIceCubeが検出していないこととの整合性も今後の課題である。『Journal of Cosmology and Astroparticle Physics』（2026年）掲載、DOI: 10.1088/1475-7516/2026/03/033（arXiv:2511.13886）。

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At the microscopic scale, frost spreads when neighbouring supercooled water droplets connect through tiny "ice bridges", letting freezing propagate rapidly across a surface. For decades these bridges were assumed to crawl along the substrate. A team led by Nenad Miljkovic at the University of Illinois Urbana-Champaign (first author Siyan Yang, with co-workers including Fuqiang Chu) used high-resolution optical microscopy with focal-plane-shift imaging to reveal a second, previously overlooked mode: suspended, out-of-plane ice bridges that grow through the air between droplets.

Which mode dominates is set by surface wettability: hydrophilic surfaces produce substrate-attached bridges, while superhydrophobic (water-repellent) surfaces favour suspended bridges above a contact-angle threshold of roughly 105°. The suspended bridges are thermally decoupled from the cold substrate, so they grow far more slowly; this local delay, accumulated across many droplets, suppresses overall frost spreading by more than 80% and was shown to hold from the droplet scale up to metre-sized heat exchangers. The work offers a route to better anti-frosting surfaces for heat pumps, refrigeration and aerospace. Published in Nature Physics (2026), DOI: 10.1038/s41567-026-03296-2.

霜はミクロには、隣り合う過冷却水滴どうしが微小な「氷の橋（ice bridge）」でつながることで凍結が表面を急速に伝わって広がる。この橋は数十年にわたり基板に沿って這うものと考えられてきた。イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校のNenad Miljkovic教授（筆頭著者Siyan Yang博士、Fuqiang Chuら）は、高分解能光学顕微鏡と焦点面シフトイメージングを用い、これまで見落とされていた第2のモード——液滴間を空中で渡る宙づり（面外）の氷の橋——を観測した。

どちらのモードが支配的になるかは表面のぬれ性で決まる。親水性の表面では基板に張りついた橋ができ、撥水（超疎水）性の表面では接触角がおよそ105°を超えると宙づりの橋が優勢になる。宙づりの橋は冷たい基板との熱結合が弱いため成長が大幅に遅く、この局所的な遅れが多数の液滴にわたって積み重なることで霜全体の広がりを80%以上抑制する。効果は液滴スケールからメートル級の熱交換器まで一貫して確認された。ヒートポンプ・冷凍・航空宇宙向けの防霜表面設計に新たな道を開く。『Nature Physics』（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41567-026-03296-2。

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Researchers at Brown University (corresponding author: chemistry professor Ou Chen) and the University of Michigan (Sharon C. Glotzer's group) have stabilized a structural phase of matter that had been predicted theoretically but never before captured in a physical material: an "in-transition" intermediate state between two of nature's most common metallic crystal arrangements, the face-centered cubic (FCC) and body-centered cubic (BCC) structures.

Instead of atoms, the team used finely shape-controlled silver nanocrystals as building blocks — "a little bit like kids playing with LEGO blocks," as Chen puts it — and assembled them into superlattices that freeze the fleeting transitional structure in place. Molecular-dynamics simulations backed the experimental observations. Beyond clarifying how the FCC–BCC transformation proceeds, the new material exhibits extraordinary optical properties and promising quantum-optical behavior at room temperature, suggesting applications in quantum computing and sensing, and providing a general recipe for engineering new classes of materials from custom-shaped nanoparticles. Published in Science, 28 May 2026, DOI: 10.1126/science.ady6472.

ブラウン大学（責任著者：化学のOu Chen教授）とミシガン大学（Sharon C. Glotzer教授のグループ）の研究チームは、理論的には予測されていたものの物理的な材料としては一度も捉えられていなかった構造相——金属で最も一般的な2つの結晶配列である面心立方（FCC）構造と体心立方（BCC）構造の間の「遷移途中（in-transition）」の中間状態——を安定化することに成功した。

チームは原子の代わりに、形状を精密に設計した銀ナノ結晶を構成要素として用い——Chen氏いわく「子どもがレゴブロックで遊ぶのに少し似ている」——それらを超格子として組み上げることで、一瞬しか存在しないはずの遷移構造をその場に凍結した。分子動力学シミュレーションも実験観察を裏付けた。FCC–BCC変態がどのように進むかを解明しただけでなく、この新材料は並外れた光学特性と、室温で有望な量子光学的性質を示しており、量子コンピューティングやセンシングへの応用や、形状設計したナノ粒子から新しいクラスの材料を作り出す一般的な「レシピ」につながると期待される。『Science』2026年5月28日付掲載、DOI: 10.1126/science.ady6472。

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In a grandfather clock, a swinging pendulum is kept going by the escapement, which converts the slow fall of the weights into discrete impulses and turns the hands. A research team has now built the quantum analogue on paper: an optomechanical system in which a mechanical oscillator plays the pendulum and a single emitter with three energy levels, coupled to an optical cavity, plays the escapement via Rabi oscillations. The clock is autonomous — it runs purely on time-independent, incoherent (thermal) resources, just as a real pendulum clock runs on the constant pull of its weights.

Two results stand out. First, because the clock is built around an oscillatory degree of freedom rather than purely stochastic jumps, it can violate the thermodynamic uncertainty relation (TUR), which bounds how precise a classical Markovian clock can be for a given entropy production — making it more accurate than clocks that rely only on stochastic transitions. Second, as the number of emitters in the cavity is increased, fluctuations are suppressed and the dynamics become fully irreversible: the system smoothly approaches the behaviour of a macroscopic pendulum clock, giving a concrete model of the quantum-to-classical transition in timekeeping. Published in Physical Review A 113, 052427 (13 May 2026), DOI: 10.1103/hb36-7m2r (arXiv:2506.10666).

古い柱時計（グランドファーザークロック）では、吊るされた錘の重力エネルギーを脱進機（エスケープメント）が離散的な力積へ変換して振り子を維持し、歯車を通じて針を進める。研究チームは、この仕組みの量子版を理論的に構築した。光と機械振動子が結合した光機械系（オプトメカニカル系）で、機械振動子が「振り子」を、光共振器に結合した3準位のエミッター1個がラビ振動を介して「脱進機」を担う。この時計は自律的（autonomous）で、時間に依存しない非コヒーレント（熱的）な資源だけで動く——本物の振り子時計が錘の一定の重力だけで動くのと同じである。

注目すべき結果は2つある。第一に、この時計は確率的な飛び移りだけでなく振動的な自由度を基礎に持つため、熱力学的不確定性関係（TUR）を破ることができる。TURは、あるエントロピー生成量に対して古典的マルコフ時計が到達できる精度の上限を与えるもので、これを超えられるということは、確率的遷移のみに依存する時計より高精度になりうることを意味する。第二に、共振器内のエミッター数を増やしていくと揺らぎが抑制され、ダイナミクスは完全に不可逆になり、系は巨視的な振り子時計の振る舞いへ滑らかに移行する。つまり計時における量子から古典への移行を具体的に追える模型となっている。『Physical Review A』113巻052427（2026年5月13日掲載）、DOI: 10.1103/hb36-7m2r（arXiv:2506.10666）。

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Kitaev materials — candidates for hosting exotic quantum spin liquids, in which spins keep flipping even at the lowest temperatures because they cannot satisfy all their neighbours at once — have so far relied on rare and expensive metals such as ruthenium and iridium. Researchers at SANKEN, The University of Osaka and collaborating institutions asked whether cobalt, one of the most common transition metals on Earth, could be persuaded into the same honeycomb geometry.

The team added about 4% cobalt to sodium antimonate (NaSbO₃), a compound that already has a layered honeycomb structure, and grew it as a thin film. The cobalt ions organised into local CoO₆ honeycomb motifs embedded inside the larger honeycomb matrix — edge-sharing octahedra of exactly the kind Kitaev physics calls for. Magnetic characterisation revealed a ferromagnetic-like ordering appearing near 88 K, arising from the local cobalt arrangement, while the coupling between layers is antiferromagnetic. Because the host is an oxide thin film, the approach is also compatible with semiconductor processing. Published in Physical Review Materials 10, 054418 (22 May 2026), DOI: 10.1103/54cx-6r5s.

低温でもスピンが定まらず揺らぎ続ける量子スピン液体を宿す候補として注目される「キタエフ物質」は、これまでルテニウムやイリジウムといった希少で高価な金属に依存してきた。大阪大学産業科学研究所（SANKEN）と共同機関の研究チームは、地球上で最もありふれた遷移金属のひとつであるコバルトで同じハニカム（蜂の巣）構造を作れないかと問うた。

チームは、もともと層状ハニカム構造をもつアンチモン酸ナトリウム（NaSbO₃）に約4%のコバルトを添加し、薄膜として作製した。すると、コバルトイオンがより大きなハニカム母格子の内部に、局所的なCoO₆ハニカムモチーフ——キタエフ物理が要求する、稜共有した八面体の配列——を形成した。磁気測定では、約88 Kで強磁性的な秩序が現れることが判明した。これは局所的なコバルト配列に由来するもので、一方で層間の結合は反強磁性的である。母材が酸化物薄膜であるため、半導体プロセスとの親和性も高い。筆頭著者のHao-Bo Li氏は、これまでの研究が希少金属に限られていた状況を踏まえ、ありふれた金属でも同じ物理を示せるかを検証したと述べている。『Physical Review Materials』10巻054418（2026年5月22日掲載）、DOI: 10.1103/54cx-6r5s。

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Angular momentum and torque matter across physics, from elementary particles to gyroscopes and astrophysical objects, but probing or steering rotation inside atoms requires torque on femtosecond timescales and picometre length scales — far beyond what laser light can deliver. A team at the University of Konstanz (Y. Fang, J. Kuttruff and senior author Peter Baum) has now shaped free electrons in an electron microscope into wave packets carrying a time-dependent chirality and an internal torque.

The electron beam is crossed with chiral laser light, so that multiple helical-photon absorptions create discrete energy sidebands and correlate each electron's orbital angular momentum with its kinetic energy. Dispersion arising from the electron's rest mass then turns every single electron into a wave function with internal torque — under the team's control, a left-handed matter wave becomes right-handed within femtoseconds. Because the torque acts at picometre scales, such structured electrons could become a tool for studying and manipulating angular momentum and chirality on atomic and sub-atomic scales. Published in Nature Physics 22, 838–843 (2026), DOI: 10.1038/s41567-026-03308-1 (arXiv:2412.10076).

角運動量とトルクは、素粒子からジャイロスコープ、天体まで物理学のあらゆるスケールで重要だが、原子の内部の回転を調べたり操作したりするには、フェムト秒・ピコメートル級のトルクが必要で、レーザー光の能力をはるかに超える。コンスタンツ大学の研究チーム（Y. Fang、J. Kuttruff、責任著者Peter Baum）は、電子顕微鏡内で自由電子を、時間とともに変化するキラリティと内部トルクを持つ波束へと整形することに成功した。

電子ビームにキラル（らせん状）なレーザー光を交差させ、複数のらせん光子の吸収によって離散的なエネルギー側帯波を作り、各電子の軌道角運動量と運動エネルギーを相関させる。さらに電子の静止質量に由来する分散により、1個1個の電子が内部トルクを持つ波動関数に変換される——研究チームの制御下で、左巻きの物質波がフェムト秒のうちに右巻きへと変化する。このトルクはピコメートル・スケールで働くため、こうした構造化電子は、原子・亜原子スケールの角運動量やキラリティを調べ操作する手段になりうる。『Nature Physics』22, 838–843（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41567-026-03308-1（arXiv:2412.10076）。

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Antihydrogen — a positron bound to an antiproton — is the only pure anti-atom ever made, and comparing it precisely with ordinary hydrogen is a sharp test of CPT symmetry, the deep requirement that matter and antimatter obey mirror-image laws. The ALPHA Collaboration at CERN reports a measurement of antihydrogen's ground-state hyperfine splitting — the tiny energy difference set by the relative orientation of the positron and antiproton spins — at 4 parts per million (ppm), a roughly 100-fold (two orders of magnitude) improvement over the collaboration's 2017 result.

From microwave spectroscopy of about 24,000 trapped anti-atoms (accumulated in samples of roughly 1,500 at a time), the team found a1S/h ≈ 1,420,404.8 ± 1.1 (stat.) ± 5.6 (sys.) kHz in a 1-tesla field, fully consistent with hydrogen. Crucially, at this precision the result becomes sensitive to the internal structure of the antiproton — which contributes at about 40 ppm — approaching the limit of current theory. Any future discrepancy with hydrogen would point to new physics and could bear on why the Universe is made of matter. Published in Nature 653, 1022–1026 (2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10556-x.

反水素（陽電子と反陽子の束縛系）は人類が作り出した唯一の純粋な反原子であり、これを通常の水素と精密に比較することは、物質と反物質が鏡像の物理法則に従うというCPT対称性の鋭い検証になる。CERNのALPHA国際共同実験は、反水素の基底状態超微細構造分裂——陽電子と反陽子のスピンの相対的な向きで決まる微小なエネルギー差——を4 ppm（100万分の4）の精度で測定した。これは同チームの2017年の結果を約100倍（2桁）上回る精度である。

約24,000個の捕捉した反原子（1回あたり約1,500個ずつ蓄積）のマイクロ波分光から、1テスラの磁場中で a1S/h ≈ 1,420,404.8 ± 1.1（統計）± 5.6（系統）kHz が得られ、水素と完全に整合した。重要なのは、この精度では結果が反陽子の内部構造——約40 ppm寄与する——に感度を持ち始め、現行理論の限界に迫っている点である。将来もし水素とのズレが見つかれば、それは新物理の兆候となり、宇宙がなぜ物質でできているのかという問いにもつながりうる。『Nature』653巻1022–1026ページ（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41586-026-10556-x。

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A team at ETH Zurich — first author Anatoly Kulikov, led by Renato Renner and Andreas Wallraff — has reported the first experimental demonstration of device-independent randomness amplification. The protocol takes a source of "weak" randomness (bits that are biased and partly predictable, even to an adversary) and distills from it output bits that are certifiably almost perfectly random. Crucially, the guarantee is device-independent: it rests on the statistics of a loophole-free Bell test, not on any assumption about how the hardware works internally.

The experiment runs on two superconducting transmon qubits, each held in its own dilution refrigerator at about 15 millikelvin, with the two cryostats separated by roughly 30 metres and joined by a cryogenically cooled microwave link. A single microwave photon travelling between the nodes entangles the qubits; the 30 m separation is large enough that, given the measurement timing, no signal could pass between the nodes to coordinate the outcomes — closing the locality loophole. The hard part was meeting two demands at once: a high Bell-inequality violation and a high repetition rate, both required by realistic randomness-amplification protocols. Since randomness amplification has been proven impossible by purely classical means, the result is a clean demonstration of a genuine quantum advantage, with direct relevance to cryptographic key generation. Published in Nature (online 27 May 2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10521-8.

チューリッヒ工科大学（ETHチューリッヒ）の研究チーム（筆頭著者：Anatoly Kulikov、統括：Renato Renner・Andreas Wallraff）が、装置に依存しないランダムさの増幅（device-independent randomness amplification）を世界で初めて実験的に実証した。このプロトコルは、「弱い」乱数源（偏りがあり、部分的に予測可能なビット列）から、ほぼ完全にランダムだと保証できる出力ビットを抽出する。重要なのは、その保証が装置に依存しない点だ——ハードウェアの内部動作を一切仮定せず、ループホールのないベル検定の統計のみに依拠する。

実験は2つの超伝導トランズモン量子ビットで行われた。それぞれ約15ミリケルビンに冷却された個別の希釈冷凍機に収められ、約30メートル離れた2台の冷凍機を極低温のマイクロ波リンクで接続。ノード間を1個のマイクロ波光子が移動して量子ビットをもつれさせる。約30 mという距離は、測定のタイミングを考えると、両ノード間で測定結果を申し合わせる信号が間に合わないだけ遠く——これで「局所性のループホール」を閉じている。技術的に難しいのは、高いベル不等式の破りと高い繰り返しレートを同時に満たすことだった。ランダムさの増幅は古典的な手段だけでは不可能であることが証明されており、本成果は暗号鍵生成などに直結する“本物の量子優位”の明確な実証となる。『Nature』に掲載（2026年5月27日オンライン公開）、DOI: 10.1038/s41586-026-10521-8。

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Non-radiative energy transfer between two molecules — the mechanism behind FRET, used everywhere from photosynthesis research to biosensors — normally works only over a few nanometres, because beyond that the energy escapes as radiation or heat. Researchers at Eindhoven University of Technology (TU/e) have now shown that energy can hop from one particle to another across several millimetres without "spilling" along the way.

The trick is an engineered array of microscopic gold rods whose collective vibrations support bound states in the continuum (BIC) — resonances that, despite lying inside a continuum of radiating modes, are prevented by symmetry and interference from leaking energy away. Coupling the emitters to such a state extends the effective range of dipole–dipole transfer by many orders of magnitude while preserving spatiotemporal coherence. The team argues this opens the way to coupling not just two but many distant molecules into coherent "supermolecules" that behave as a single unit, potentially reshaping how chemical reactions proceed, and brings applications in quantum communication, solar energy and medical sensing a step closer. Published in Science Advances (2026), DOI: 10.1126/sciadv.adx2005.

2つの分子のあいだで起こる非放射的なエネルギー移動——光合成研究からバイオセンサーまで幅広く使われるFRETの原理——は、通常は数ナノメートルの距離でしか働かない。それ以上離れると、エネルギーが放射や熱として逃げてしまうためである。アイントホーフェン工科大学（TU/e）の研究チームは、このエネルギーを途中で「こぼす」ことなく、数ミリメートルにわたって粒子から粒子へ飛び移らせられることを実証した。

鍵となるのは、微小な金ロッド（ナノロッド）を配列した構造で、その集団振動が連続体中の束縛状態（BIC: bound states in the continuum）を支えることである。BICは、放射モードの連続体の中にありながら、対称性と干渉によってエネルギーを外へ漏らさない特異な共鳴状態である。エミッターをこの状態に結合させることで、双極子‑双極子移動の有効距離を何桁も伸ばしつつ、時空間的コヒーレンスを保つことができた。研究チームは、これにより2分子だけでなく多数の遠く離れた分子を結合させ、全体が一体として振る舞うコヒーレントな「超分子（supermolecule）」を作れる可能性があり、化学反応の進み方そのものを変える新しい舞台になりうると論じている。量子通信・太陽光エネルギー・医療センサーへの応用も一歩近づく。『Science Advances』（2026年）掲載、DOI: 10.1126/sciadv.adx2005。

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The LHCb experiment at CERN's Large Hadron Collider has reported one of the strongest recent hints of physics beyond the Standard Model. Studying the rare electroweak "penguin" decay in which a B⁰ meson decays into a kaon, a pion and two muons (B⁰→K*⁰μ⁺μ⁻), the team measured the angles and rates of the emerging particles and found a discrepancy of about four standard deviations (4σ) from Standard-Model predictions.

Penguin decays are extremely rare — only about one in a million B mesons decays this way — which makes them uniquely sensitive to the influence of hypothetical heavy particles too massive to be produced directly at the LHC. The analysis used roughly 650 billion B-meson decays recorded between 2011 and 2018; a theory–data combination suggests known effects ("charming penguins") struggle to explain the result. At 4σ the finding falls short of the 5σ discovery threshold, and independent confirmation is needed — but with three times more data already recorded and major upgrades planned for the 2030s, definitive tests are coming. Among candidate explanations are new particles such as leptoquarks. Published in Physical Review Letters (2026), DOI: 10.1103/24g9-yn9d (arXiv:2512.18053).

CERNの大型ハドロン衝突型加速器（LHC）のLHCb実験は、標準模型を超える物理の最も有力な手がかりのひとつを報告した。B⁰中間子がK中間子・π中間子・2個のミューオンに崩壊する稀な電弱「ペンギン崩壊」（B⁰→K*⁰μ⁺μ⁻）を調べ、生成粒子の角度分布や崩壊頻度を精密に測定したところ、標準模型の予測から約4標準偏差（4σ）のズレが見つかった。

ペンギン崩壊は極めて稀で——B中間子100万個に約1個しかこの様式で崩壊しない——そのため、LHCで直接生成できないほど重い未知の粒子の影響に対して特異的に敏感である。解析には2011〜2018年に記録された約6,500億回のB中間子崩壊が用いられ、理論と実験データを組み合わせると、既知の効果（「チャーミングペンギン」）だけではこの結果を説明しにくいことが示唆された。4σは発見の基準である5σには届いておらず、独立した確認が必要である——もっとも、すでに3倍のデータが蓄積され、2030年代には大規模アップグレードも予定されており、決定的な検証が近づいている。説明候補のひとつとして、レプトクォークなどの新粒子が挙げられている。『Physical Review Letters』（2026年）掲載、DOI: 10.1103/24g9-yn9d（arXiv:2512.18053）。

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In 1935 Einstein co-authored two very different papers: one with Podolsky and Rosen introducing what we now call quantum entanglement (EPR), and one with Rosen introducing bridges between distant regions of spacetime — wormholes (ER). In 2013 Juan Maldacena and Leonard Susskind proposed the ER = EPR conjecture: that these are not merely analogous but two descriptions of the same thing, so that every entangled pair is joined by a Planck-scale wormhole. Until now the idea had no quantitative experimental handle.

Irfan Javed and Edward Wilson-Ewing at the University of New Brunswick supplied one. Assuming that part of the electric field surrounding an entangled charged particle leaks into its wormhole, they showed two consequences in ordinary hydrogen. First, the leakage would weaken the hyperfine splitting between the entangled and unentangled spin configurations of the proton and electron — the 21 cm line. Second, if the wormhole is non-traversable, hydrogen would carry a small nonzero net charge, despite being measured as neutral to about twenty decimal places. Neither effect appears in high-precision data. The hyperfine measurements alone force any ER = EPR effect to be at least a million times smaller than natural estimates, and the neutrality condition pushes that to a billion times smaller still. The conjecture is not refuted — it is, for the first time, quantitatively constrained. Published in Physical Review Letters 136, 121501 (27 March 2026), DOI: 10.1103/78f4-2gxv (arXiv:2512.02156).

1935年、アインシュタインは性格の全く異なる2本の論文を共著した。ひとつはポドルスキー、ローゼンとの、今日いう量子もつれ（EPR）を提起した論文。もうひとつはローゼンとの、離れた時空領域をつなぐ橋——ワームホール（ER）を導入した論文である。2013年、フアン・マルダセナとレナード・サスキンドはER = EPR予想を提唱した。両者は単に似ているのではなく同じものの2つの記述であり、もつれた粒子対はプランクスケールのワームホールで結ばれている、という主張である。この着想にはこれまで、定量的な実験的手がかりが存在しなかった。

ニューブランズウィック大学のIrfan Javed氏とEdward Wilson-Ewing氏は、その手がかりを与えた。もつれた荷電粒子を取り巻く電場の一部がワームホールへ漏れ出すと仮定すると、ありふれた水素原子に2つの帰結が現れる。第一に、その漏れは陽子と電子のスピンがもつれた配置ともつれていない配置の間の超微細分裂——21 cm線に対応する——をわずかに弱める。第二に、ワームホールが通り抜け不能（non-traversable）であるなら、水素原子は約20桁の精度で中性と測定されているにもかかわらず、ゼロでない正味の電荷を持つはずである。高精度データにはどちらの効果も現れない。超微細構造の測定だけで、ER = EPR効果は自然な見積もりの100万分の1以下に押し込められ、電気的中性の条件はさらに10億分の1以下まで制限を強める。予想が否定されたわけではない——初めて定量的に制約された、ということである。『Physical Review Letters』136巻121501（2026年3月27日掲載）、DOI: 10.1103/78f4-2gxv（arXiv:2512.02156）。

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Using version 4.0 of the LIGO–Virgo–KAGRA Gravitational-Wave Transient Catalog (GWTC-4), which contains 153 confident black-hole merger detections, an international research team including Cardiff University (Gravity Exploration Institute) tested whether the heaviest black holes are "second-generation" objects — formed when earlier black holes merged and then merged again in dense stellar environments.

The analysis supports a long-predicted pair-instability mass gap — roughly 50 to 130 solar masses — a range that dying stars are not expected to produce directly. Black holes found within or above this gap appear to belong to a distinct class with a different formation history: rather than collapsing from a single massive star, they are remnants of previous mergers, often carrying tell-tale high spins. The finding offers a natural explanation for "impossibly heavy" black holes that stellar death alone cannot account for, and illustrates how hierarchical assembly shapes the black-hole population. Published in Nature Astronomy (2026).

カーディフ大学（重力探査研究所）を中心とする国際研究チームは、153件の信頼できるブラックホール合体イベントを収めたLIGO–Virgo–KAGRAの重力波カタログ第4版（GWTC-4）を用い、特に重いブラックホールが、過去にブラックホール同士が合体し、さらに高密度の星団環境で再び合体してできた「2世代目」の天体であるかを検証した。

解析は、長年予言されてきた「対不安定性の質量ギャップ」——およそ太陽質量の50〜130倍——の存在を支持する。これは、星の死だけでは直接つくられないと考えられる質量範囲である。このギャップ内またはそれ以上の質量をもつブラックホールは、ひとつの大質量星の崩壊ではなく、過去の合体の名残りであり、しばしば特徴的な高いスピンをもつ、別個のクラスに属するとみられる。本成果は、星の死だけでは説明しづらい「ありえないほど重い」ブラックホールの由来に自然な説明を与え、階層的合体がブラックホール集団をどのように形づくるかを示している。『Nature Astronomy』（2026年）掲載。

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Detecting light is a solved problem in the visible range, but in the far-infrared and terahertz (THz) regime — the so-called "terahertz gap" — detectors have long been either insensitive, slow, or bulky and expensive, often requiring cryogenic cooling. A team centred on the Cavendish Laboratory, University of Cambridge (first author Ruqiao Xia, with Wladislaw Michailow, David Ritchie and colleagues) has now combined quantum physics with a carefully designed metasurface to build a compact detector that substantially improves how THz radiation is captured and converted into an electrical signal.

At the heart of the device is the in-plane photoelectric effect, a quantum process in which incoming THz photons transfer their energy to electrons confined in a two-dimensional electron gas. The metasurface — an engineered array of sub-wavelength structures — concentrates the incident field so that this energy transfer becomes efficient, yielding a "photoelectric tunable-step" detector whose response steps can be adjusted electrically. The approach points towards practical, high-sensitivity THz imaging and sensing without bulky cryogenic apparatus. Published in Advanced Photonics 8(2), 026011 (2026), DOI: 10.1117/1.AP.8.2.026011.

可視光の検出はすでに確立された技術だが、遠赤外線〜テラヘルツ（THz）帯——いわゆる「テラヘルツギャップ」——では、検出器は感度が低いか、応答が遅いか、あるいは大型・高価で極低温冷却を要するものが多かった。英ケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所を中心とするチーム（筆頭著者Ruqiao Xia氏、Wladislaw Michailow氏、David Ritchie氏ら）は、量子物理と精密設計されたメタサーフェスを組み合わせ、THz放射の捕捉と電気信号への変換を大幅に改善する小型検出器を開発した。

デバイスの核心は面内光電効果（in-plane photoelectric effect）と呼ばれる量子過程で、入射したTHz光子のエネルギーが2次元電子ガス中に閉じ込められた電子へ受け渡される。波長以下の微細構造を並べたメタサーフェスが入射電磁場を集中させることでこのエネルギー移動が効率化され、検出応答の「段差」を電気的に調整できる「光電式・段階可変（tunable-step）」検出器が実現した。かさばる極低温装置なしで、高感度なTHzイメージング・センシングの実用化に道を開く成果である。『Advanced Photonics』8巻2号, 026011（2026年）掲載、DOI: 10.1117/1.AP.8.2.026011。

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Physicists at the Center for Computational Quantum Physics (CCQ) at the Simons Foundation's Flatiron Institute, with collaborators at Boston University, have used advanced tensor-network methods to solve on classical computers a quantum-dynamics problem previously claimed to be solvable only by a quantum computer. The technique was so efficient that lead researcher Joseph Tindall ran many of the initial calculations on a personal laptop, using the open-source ITensor library.

The target was a high-profile 2025 "beyond-classical" milestone reported with D-Wave's ~5,000-qubit Advantage2 quantum-annealing processor, which simulated the quench dynamics of Ising spin glasses. To avoid the exponential memory wall, the team built a lattice-specific 3D tensor network and adapted belief propagation — a 1980s message-passing routine — to track the entangled state. Their classical results matched the quantum machine's output and agreed with exact theory on smaller test cases. The work does not declare quantum computers obsolete; rather, it raises the bar for future quantum-advantage claims, which must now beat smarter classical baselines. Published in Science (2026).

サイモンズ財団フラットアイアン研究所の計算量子物理学センター（CCQ）の物理学者らは、ボストン大学の共同研究者とともに、これまで「量子コンピュータでなければ解けない」とされてきた量子ダイナミクスの問題を、テンソルネットワークなどの先端的な数学的手法を用いて古典コンピュータで解くことに成功した。手法は非常に効率的で、筆頭研究者のJoseph Tindall氏は初期の計算の多くを、オープンソースのITensorライブラリを用いてノートPCで実行できたという。

標的としたのは、2025年にD-Wave社の約5,000量子ビットのアニーリング型プロセッサ「Advantage2」で報告された、イジング・スピングラスのクエンチ・ダイナミクスをシミュレートした「古典を超える（beyond-classical）」とされる成果である。指数関数的なメモリの壁を回避するため、チームは格子に特化した3次元テンソルネットワークを構築し、1980年代に考案された「信念伝播（belief propagation）」というメッセージ伝達法を応用してもつれた状態を追跡した。古典計算の結果は量子マシンの出力と一致し、厳密な答えが分かる小規模なテスト問題でも理論と整合した。本成果は量子コンピュータが不要だと主張するものではない——むしろ、今後の「量子優位性」の主張は、より賢い古典手法のベースラインを上回る必要があるという基準を引き上げるものである。『Science』（2026年）掲載。

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The mechanism of high-temperature (high-Tc) superconductivity remains one of the great unsolved problems of condensed-matter physics. Nickelates — nickel-oxide compounds — recently emerged as a fresh platform for attacking it, alongside the long-studied copper-oxide cuprates. A team led by Junfeng He at the University of Science and Technology of China (USTC), with the groups of Qi-Kun Xue and Zhuoyu Chen at the Southern University of Science and Technology (SUSTech), used angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) to map the electronic structure of Ruddlesden-Popper bilayer nickelate ((La,Pr,Sm)₃Ni₂O₇) superconducting thin films.

Two central questions in high-Tc physics are the symmetry of the superconducting gap and the pairing mechanism. On the first, the team found no gap "nodes" (points where the gap shrinks to zero) anywhere in momentum space — a result consistent with an s-wave (s±) gap. On the second, they observed a dispersion "kink" about 70 meV below the Fermi level, a fingerprint of electron-boson coupling that offers a clue to how electron pairs form. To prevent oxygen loss during transfer of the delicate films, the team developed a liquid-nitrogen-cooled ultrahigh-vacuum quenching-and-transfer method that carried the films over 1200 km from Shenzhen to laser-ARPES in Hefei and synchrotron-ARPES in Shanghai. (A gap of ~18 meV was measured along the Brillouin-zone diagonal.) Published in Science (2026), DOI: 10.1126/science.adw8329.

高温（高Tc）超伝導の発現機構は、凝縮系物理学に残された最大級の未解決問題である。近年、長年研究されてきた銅酸化物（キュプレート）に加え、ニッケル酸化物（ニッケレート）がこの問題に挑むための新たな舞台として浮上している。中国科学技術大学（USTC）のJunfeng He氏が率いるチームは、南方科技大学（SUSTech）のQi-Kun Xue氏・Zhuoyu Chen氏の研究グループとともに、角度分解光電子分光（ARPES）を用いて、ラドルスデン-ポッパー型の2層ニッケル酸化物（(La,Pr,Sm)₃Ni₂O₇）超伝導薄膜の電子構造を精密に測定した。

高温超伝導の核心的な問いは、超伝導ギャップの対称性とペアリング（電子対形成）機構の2つである。前者について、チームは運動量空間のどこにもギャップが0になる「ノード（節）」が存在しないことを発見した——これはs波（s±）ギャップと整合する結果である。後者については、フェルミ準位の約70 meV下に分散の「キンク（折れ曲がり）」を観測した。これは電子-ボソン結合の指紋であり、電子対がどのように形成されるかの手がかりを与える。壊れやすい薄膜の移送中の酸素欠損を防ぐため、チームは液体窒素で冷却した超高真空クエンチ・移送法を開発し、深圳から1200 km超離れた合肥（レーザーARPES）と上海（放射光ARPES）まで薄膜を運んだ。ギャップ幅はブリルアンゾーン対角方向で約18 meVと測定された。『Science』（2026年）掲載、DOI: 10.1126/science.adw8329。

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Astronomers using NASA's James Webb Space Telescope (JWST) have taken a close look at the atmosphere of TOI-199 b, a rare Saturn-sized giant planet with temperatures surprisingly similar to Earth's, and detected methane. Giant planets are usually found at temperature extremes — frigid like Jupiter and Saturn, or blistering "hot Jupiters" orbiting close to their stars — making TOI-199 b one of only a small number of known temperate giant planets, and this is the first time the atmosphere of one has been studied in such detail.

The team, led by first author Aaron Bello-Arufe, a postdoctoral researcher at NASA's Jet Propulsion Laboratory, used transmission spectroscopy: as the planet passes in front of its star, molecules in its atmosphere absorb specific wavelengths, leaving a chemical "fingerprint" in the starlight. Researchers first collected about 20 continuous hours of observations to establish a baseline, then compared it with the spectrum recorded during the roughly 7-hour transit — far longer than the ~1-hour transits typical of hot Jupiters. The findings could sharpen models of how planets and their atmospheres form and evolve. Published in The Astronomical Journal 171, 354 (2026), DOI: 10.3847/1538-3881/ae4fba.

NASAのジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）を用いた研究チームが、地球に驚くほど近い温度をもつ土星サイズの珍しい巨大惑星TOI-199 bの大気を詳細に調べ、メタンを検出した。巨大惑星は通常、木星や土星のように極寒か、主星のすぐ近くを回る灼熱の「ホットジュピター」かの両極端で見つかることが多く、TOI-199 bは数少ない既知の温帯巨大惑星のひとつ。その大気がここまで詳しく調べられたのは今回が初めてである。

NASAジェット推進研究所（JPL）の博士研究員Aaron Bello-Arufe氏を筆頭著者とするチームは、トランジット（透過光）分光を用いた。惑星が主星の手前を通過する際、大気中の分子が特定の波長を吸収し、星の光に化学的な「指紋」を残す。チームはまず約20時間の連続観測でベースラインを確立し、約7時間に及ぶトランジット中のスペクトルと比較した——ホットジュピターのトランジットが1時間程度で終わるのに比べてはるかに長い。今回の成果は、惑星とその大気の形成・進化モデルの精緻化につながると期待される。『The Astronomical Journal』171巻354（2026年）掲載、DOI: 10.3847/1538-3881/ae4fba。

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In a new result presented at the Large Hadron Collider Physics 2026 (LHCP 2026) conference, the ATLAS Collaboration at CERN reported the first observation of a particle consistent with the Bc*+ meson — the lowest excited state of the Bc+ meson, which uniquely contains two kinds of heavy quarks: a charm quark and a bottom antiquark. In the excited Bc*+ the two quarks' spins are aligned, whereas in the ground-state Bc+ they point in opposite directions. Such doubly heavy mesons are a prime laboratory for testing how the strong force binds quarks inside hadrons.

The challenge: the Bc*+ decays to a Bc+ plus a photon carrying only a few tens of MeV — too soft for standard photon identification. ATLAS physicists instead exploited photon conversions, where the photon turns into an electron–positron pair in the tracking detector, reconstructing tracks with transverse momenta as low as 100 MeV via a dedicated procedure, and used Bc+ decays into three muons and an (unreconstructed) neutrino, a channel about twenty times more frequent than fully reconstructable modes. The new particle appears as a striking peak with a significance exceeding 8 standard deviations; the measured Bc*+ − Bc+ mass difference is 64.5 ± 1.4 (stat.) +1.0/−1.4 (syst.) MeV — within the range of theoretical expectations, though slightly deviating from the most recent high-precision calculations, providing valuable input for models of heavy-hadron mass spectra (arXiv:2605.16228).

CERNのATLAS国際共同実験は、Large Hadron Collider Physics 2026（LHCP 2026）会議で発表した新しい結果として、Bc*+中間子——チャームクォークとボトム反クォークという2種類の重いクォークを併せ持つ特異なBc+中間子の最低励起状態——と性質が一致する粒子を初めて観測したと報告した。励起状態Bc*+では2つのクォークのスピンが同じ向きに揃っているのに対し、基底状態Bc+では逆向きである。このような「二重に重い」中間子は、強い力がクォークをハドロン内部にどう束縛するかを検証する絶好の実験室となる。

難関は、Bc*+がBc+と光子に崩壊する際、その光子のエネルギーがわずか数十MeVしかなく、通常の光子識別では捉えられない点にあった。ATLASの物理学者たちは代わりに、光子が飛跡検出器内で電子・陽電子対に変わる「光子転換」を利用し、専用の飛跡再構成によって横運動量100 MeVという低さの飛跡まで復元。さらに、Bc+が3つのミューオンと（再構成できない）ニュートリノに崩壊するモード——完全に再構成できる崩壊モードより約20倍高頻度——を採用した。新粒子は8標準偏差を超える有意度の明瞭なピークとして現れ、測定されたBc*+とBc+の質量差は64.5 ± 1.4（統計）+1.0/−1.4（系統）MeV。理論予測の範囲内だが、最新の高精度計算からはわずかにずれており、重いハドロンの質量スペクトルを記述する理論モデルへの貴重なインプットとなる（arXiv:2605.16228）。

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Metallocenes — a metal atom sandwiched between two flat carbon rings — have been central to organometallic chemistry since the 1950s, underpinning catalysts, functional materials, energy technologies, sensors and drug-delivery systems. Ferrocene, iron between two five-carbon rings, earned its discoverers the 1973 Nobel Prize in Chemistry. Yet how these sandwiches actually assemble has stayed obscure, because the key intermediates exist only fleetingly.

Researchers at the Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) have now reported the first complete structural characterization of a doubly ring-slipped intermediate — a species in which both carbon rings have partially detached from the metal, changing how many ring atoms are bonded to it. While attempting to make 20-electron ruthenium metallocene derivatives, the reaction unexpectedly favoured 18-electron products and left this intermediate trapped mid-transformation, stabilised by pincer ligands. The team characterised it by X-ray crystallography, NMR and mass spectrometry, and traced the formation pathway computationally and experimentally, identifying a further unstable singly ring-slipped species. Because ring-slippage can also be induced mechanically — for example by pulling on the ends of a metallocene-containing polymer — understanding it opens design routes to stimuli-responsive materials. Published in the Journal of the American Chemical Society (2026), DOI: 10.1021/jacs.6c04198.

金属原子を2枚の平らな炭素環で挟んだ構造をもつメタロセンは、1950年代の発見以来、有機金属化学の中心にあり、触媒・機能性材料・エネルギー技術・センサー・ドラッグデリバリーなどを支えてきた。鉄を5員環2枚で挟んだフェロセンは、発見者に1973年のノーベル化学賞をもたらしている。しかし、このサンドイッチが実際にどう組み上がるのかは長らく不明だった。鍵となる中間体が一瞬しか存在しないためである。

沖縄科学技術大学院大学（OIST）の研究チームは、二重リングスリップ（doubly ring-slipped）中間体の完全な構造決定に初めて成功した。これは、両方の炭素環が金属から部分的に外れ、金属と結合する環の原子数が変化した状態である。20電子のルテニウム系メタロセン誘導体を合成しようとしたところ、反応は予想に反して18電子生成物を優先し、その途中でこの中間体がピンサー配位子によって安定化され、捕捉された。チームはX線結晶構造解析に加えNMRや質量分析で構造を確定し、計算と実験の両面から生成経路を追跡して、さらに不安定な一重リングスリップ種の存在も同定した。リングスリップは、メタロセンを含む高分子の両端を引っ張るなど力学的にも誘起できるため、その理解は刺激応答性材料の設計に直結する。『Journal of the American Chemical Society』（2026年）掲載、DOI: 10.1021/jacs.6c04198。

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It is textbook knowledge that a black hole must contain a region where general relativity breaks down: Penrose's theorems imply that any spacetime with a trapped region is geodesically incomplete, which shows up as either a curvature singularity or a Cauchy horizon (a boundary beyond which the theory loses predictive power). The usual assumption is that fixing this requires either quantum gravity or exotic matter.

Francesco Di Filippo, at the Institute for Theoretical Physics in Frankfurt, challenges that assumption. He analyses a charged, spherically symmetric black hole formed by gravitational collapse and then evaporating via Hawking radiation. Two ingredients combine: the electromagnetic repulsion of the collapsing charged matter, and the fact that inside the horizon Hawking radiation carries negative energy, violating the null energy conditions that Penrose's theorems assume. Di Filippo shows this is sufficient to avoid forming both a singularity and a Cauchy horizon, giving a perfectly regular spacetime — and argues that a similar mechanism may operate in astrophysical black holes, with angular momentum playing the role of electric charge. Published in Physical Review Letters 136, 161402 (24 April 2026), DOI: 10.1103/gv8z-f128 (arXiv:2510.20649).

ブラックホールの内部には必ず一般相対論が破綻する領域がある——これは教科書的な常識である。ペンローズの定理は、捕捉領域（trapped region）を含む時空は測地線的に不完全であることを示し、それは曲率特異点かコーシー地平面（その先では理論の予言能力が失われる境界）のいずれかとして現れる。この難点の解消には量子重力かエキゾチックな物質が必要だ、というのが通例の想定である。

フランクフルト理論物理研究所のFrancesco Di Filippo氏は、この想定に異を唱えた。重力崩壊で形成され、その後ホーキング放射によって蒸発していく、電荷をもつ球対称ブラックホールを解析したのである。効くのは2つの要素だ。ひとつは崩壊する荷電物質の電磁的斥力。もうひとつは、地平面の内側ではホーキング放射が負のエネルギーを運び、ペンローズの定理が前提とするヌルエネルギー条件を破ることである。Di Filippo氏は、この2つで特異点とコーシー地平面の両方の形成を回避でき、完全に正則な時空が得られることを示した。さらに、電荷の役割を角運動量が担う形で、現実の（回転する）天体ブラックホールにも同様の機構が働きうると論じている。『Physical Review Letters』136巻161402（2026年4月24日掲載）、DOI: 10.1103/gv8z-f128（arXiv:2510.20649）。

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A team led by Academy Professor Mikko Möttönen at Aalto University (Finland), with the company IQM and the VTT Technical Research Centre of Finland, has built an ultra-sensitive calorimeter that detects energies below one zeptojoule (10⁻²¹ J). After optimised filtering, the device registered an electromagnetic pulse of just 0.83 zeptojoules — roughly the work needed to lift a red blood cell one nanometre against gravity — a world first for calorimetric measurement.

A calorimeter measures energy by absorbing it, converting it to heat, and reading the resulting temperature change. At about 20 millikelvin, a gold–palladium nanowire combined with superconducting materials reacts to the slightest change in heat. Möttönen notes the device could become a component for reading out qubits in quantum computers, and points toward the long-sought goal of counting individual photons. Because it can in principle detect pulses arriving at an arbitrary, unknown time, it may also help search for hypothetical dark-matter particles such as axions from space. Published in Nature Electronics, 12 May 2026, DOI: 10.1038/s41928-026-01615-2.

フィンランド・アールト大学のMikko Möttönenアカデミー教授を中心とする研究チームは、企業IQMおよびフィンランド技術研究センター（VTT）と共同で、1ゼプトジュール（10⁻²¹ J）未満のエネルギーを検出する超高感度の熱量計（カロリメータ）を開発した。最適化したフィルタリングの後、装置はわずか0.83ゼプトジュールの電磁パルスを検出した——これは赤血球を重力に逆らって1ナノメートル持ち上げるのに必要な仕事に相当し、熱量測定としては世界初の感度である。

熱量計は、エネルギーを吸収して熱に変え、生じる温度変化を読み取ることでエネルギーを測定する。約20ミリケルビン（絶対零度の約20/1000度）で、金‑パラジウムのナノワイヤと超伝導材料を組み合わせた構造が、ごくわずかな熱の変化に反応する。Möttönen教授は、この装置が量子コンピュータの量子ビット読み出しの部品になりうると述べ、長年の目標である単一光子の計数への道筋を示す。原理的には、到来時刻が分からないパルスも検出できるため、宇宙からやってくるアクシオンなどの仮説上の暗黒物質粒子の探索にも役立つ可能性がある。『Nature Electronics』2026年5月12日付で掲載、DOI: 10.1038/s41928-026-01615-2。

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Tiny silicon Coriolis vibratory gyroscopes (CVGs) — the rotation sensors in phones, cars and drones — are cheap and small but far less sensitive than their bulky macroscale cousins, because the intrinsic Coriolis coupling that converts rotation into a measurable signal is weak and easily buried in noise. A research team in China (S. Zhang, D. Xiao and X. Zhou) overcomes this limit not with better hardware but with singularity physics: they operate the gyroscope near a cusp catastrophe, a third-order singularity in the phase-tracked oscillations.

Near such a cusp, the frequency shift induced by the Coriolis effect scales as the cube root of the input rotation rather than linearly, hugely amplifying small signals. The team reports a roughly 1,000-fold enhancement of the Coriolis factor, a 253-fold improvement in signal-to-noise ratio and a 297-fold increase in precision, setting a record for silicon-chip gyroscopes. Because the trick is a control strategy rather than a special material, the authors note the same cusp-singularity approach could sharpen many other compact sensors, from seismometers to gravity and gravitational-wave instruments. Published in Nature (2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10565-w.

スマートフォン・自動車・ドローンに入っている回転センサー——微小なシリコン製コリオリ振動ジャイロ（CVG）——は小型で安価だが、回転を測定可能な信号に変換するコリオリ結合が本質的に弱くノイズに埋もれやすいため、大型のものより感度が大きく劣る。中国の研究チーム（S. Zhang、D. Xiao、X. Zhou）は、この限界をハードウェアの改良ではなく特異点の物理で突破した。彼らはジャイロを、位相追跡した振動における3次の特異点であるカスプ・カタストロフの近くで動作させる。

このカスプの近傍では、コリオリ効果による周波数シフトが入力回転に対して線形ではなく立方根でスケールするため、微小な信号が劇的に増幅される。チームはコリオリ因子を約1,000倍、S/N比を253倍、精度を297倍に向上させ、シリコンチップ・ジャイロの記録を打ち立てた。この手法は特殊な材料ではなく制御戦略であるため、地震計から重力計・重力波検出器まで、他の多くの小型センサーの高感度化にも応用できると著者らは指摘している。『Nature』（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41586-026-10565-w。

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The LiDAR sensors now built into many smartphones measure the time-of-flight of light at picosecond resolution. In principle that timing carries information about objects outside the sensor's direct view — light can bounce off a nearby wall or floor, hit a hidden object, and return — enabling non-line-of-sight (NLOS) imaging, or "seeing around corners." Until now this needed bulky, high-power research-grade lasers; on consumer devices the signal is too weak, too low-resolution and too blurred by motion. A team at the MIT Media Lab (Siddharth Somasundaram, Aaron Young, Ramesh Raskar and colleagues, with Dartmouth) cracked the consumer case.

Inspired by burst photography and synthetic-aperture radar, they introduce a motion-induced aperture sampling model that fuses many individual frames — turning the otherwise harmful motion of the camera and the hidden object into a virtual aperture that boosts signal quality. Using an off-the-shelf LiDAR costing under US$100, they demonstrated three capabilities on hidden objects behind walls and partitions: rough 3D reconstruction, real-time tracking of a moving mannequin, and camera self-localization — all "plug-and-play," with no special calibration. The work points toward everyday NLOS sensing for robotics, autonomous vehicles and augmented reality. Published in Nature 653, 693–699 (2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10502-x.

多くのスマートフォンに搭載されているLiDARセンサーは、光の飛行時間をピコ秒分解能で測る。原理的には、その時間情報にはセンサーの直接視野の外にある物体の情報が含まれている——光は近くの壁や床で反射し、隠れた物体に当たって戻ってくる——ため、非視線（NLOS）イメージング、いわば「曲がり角の向こうを見る」ことが可能になる。これまでは大型・高出力の研究用レーザーが必要で、民生機器では信号が弱く・低解像度で・動きでぶれて困難だった。MITメディアラボのチーム（Siddharth Somasundaram、Aaron Young、Ramesh Raskarら、ダートマス大と共同）がこの民生機器での課題を解決した。

バースト撮影や合成開口レーダーに着想を得て、彼らは多数のフレームを統合する運動誘起アパーチャ・サンプリングモデルを導入。カメラと隠れた物体の動き——本来は有害なぶれ——を、信号品質を高める仮想的な開口（アパーチャ）へと変える。1万円台（100米ドル未満）の市販LiDARを用い、壁や仕切りの裏にある物体に対し、粗い3D再構成、動くマネキンの実時間追跡、カメラの自己位置推定の3機能を、特別な校正なしの「プラグ＆プレイ」で実証した。ロボティクス・自動運転・AR向けの日常的なNLOSセンシングへの道を開く。『Nature』653巻693–699ページ（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41586-026-10502-x。

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An international team analysing data from NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope reports what may be the first clear detection of GeV gamma rays from a superluminous supernova (SLSN) — explosions 10–100× brighter than ordinary core-collapse supernovae. Searching the six nearest SLSNe of Fermi's first 16 years, only SN 2017egm — which erupted in the barred spiral galaxy NGC 3191, about 440 million light-years away in Ursa Major — shows a significant signal in Fermi's Large Area Telescope, detected roughly 43–155 days after discovery.

The result supports the leading "magnetar central engine" model: a rapidly spinning, ultra-magnetized newborn neutron star injects energy that, once the expanding ejecta become transparent (about three months after the explosion), partly escapes as gamma rays. The model reproduces SN 2017egm's early behaviour well, though some later discrepancies remain — possibly from interaction with material shed before the explosion. Lead author Fabio Acero (CNRS, France) with Guillem Martí-Devesa (Institute of Space Sciences, Barcelona) and LSU collaborators. Published in Astronomy & Astrophysics, 20 May 2026, DOI: 10.1051/0004-6361/202558547.

NASA・フェルミガンマ線宇宙望遠鏡のデータを解析した国際チームが、超高輝度超新星（SLSN）から初めて明確にGeVガンマ線を検出した可能性を報告した。SLSNは通常のコア崩壊型超新星より10〜100倍明るい爆発である。フェルミ運用初期16年で観測された最も近いSLSN6天体を探索した結果、おおぐま座方向・約4億4000万光年の棒渦巻銀河NGC 3191で爆発したSN 2017egmだけが、フェルミの大面積望遠鏡（LAT）で有意な信号を示した（発見後およそ43〜155日に検出）。

この結果は、有力な「マグネター中心エンジン」モデルを支持する。高速回転する超強磁場の生まれたての中性子星（マグネター）が放つエネルギーが、膨張する爆発噴出物が透明になった後（爆発から約3か月後）にガンマ線として一部漏れ出す、という描像だ。モデルはSN 2017egmの初期の振る舞いをよく再現するが、後期にはやや食い違いも残る（爆発前に放出された物質との相互作用が原因の可能性）。筆頭著者はFabio Acero氏（フランス国立科学研究センター CNRS）、共著にGuillem Martí-Devesa氏（バルセロナ宇宙科学研究所）、ルイジアナ州立大学（LSU）も参加。『Astronomy & Astrophysics』2026年5月20日付掲載、DOI: 10.1051/0004-6361/202558547。

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When a pulse of light passes through a medium it picks up a group delay. Near an atomic resonance this delay can go negative — the pulse peak seems to exit before it entered. Whether that negative delay should be read as the time photons actually spend as atomic excitations has been debated for decades. A team led by Aephraim Steinberg at the University of Toronto (first author Daniela Angulo), with theorist Howard Wiseman at Griffith University, put the question directly to the atoms.

Rather than timing photons at a detector, they used a weak cross-Kerr (weak-measurement) probe to read out how long a cloud of cold rubidium atoms actually spent in the excited state as a photon was transmitted. Averaging roughly a million runs across about seven parameter sets (~70 hours of data), they measured mean excitation times ranging from (−0.82 ± 0.31)τ₀ for the narrowest-band pulse to (+0.54 ± 0.28)τ₀ for the broadest, where τ₀ is the non-post-selected excitation time — the scattering (absorption) probability multiplied by the atomic lifetime. The negative value is a genuine, measurable effect of quantum measurement — not a signal traveling faster than light, and not time travel. First circulated as a preprint in 2024, the result cleared peer review and was published in Physical Review Letters (2026), DOI: 10.1103/gjfq-k9dv.

光のパルスが媒質を通過すると群遅延（group delay）を受ける。原子の共鳴付近では、この遅延が負になることがある——パルスのピークが、入る前に出ていくように見えるのだ。この負の遅延を、光子が実際に原子の励起状態として過ごした時間と読むべきか否かは、数十年にわたり議論されてきた。トロント大学のAephraim Steinberg氏が率いるチーム（筆頭著者Daniela Angulo氏）は、グリフィス大学の理論家Howard Wiseman氏とともに、この問いを原子そのものに直接ぶつけた。

検出器で光子の到達時刻を測るのではなく、弱いクロスカー効果（弱測定）のプローブを用い、光子が透過する間に冷却ルビジウム原子雲が実際に励起状態で過ごした時間を読み出した。約7組のパラメータにわたりおよそ100万回の測定（約70時間分のデータ）を平均した結果、平均励起時間は最も狭帯域のパルスで(−0.82 ± 0.31)τ₀、最も広帯域で(+0.54 ± 0.28)τ₀の範囲となった（τ₀は散乱（吸収）確率と原子寿命の積で定義される、ポスト選択を行わない場合の励起時間）。この負の値は量子測定に伴う本物の測定可能な効果であり、光速を超える信号の伝達ではなく、タイムトラベルでもない。2024年にプレプリントとして公開された本成果は査読を通過し、『Physical Review Letters』（2026年）に掲載された。DOI: 10.1103/gjfq-k9dv。

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For years, the muon's anomalous magnetic moment (g−2) showed a persistent discrepancy between the measured value (refined to high precision at Fermilab) and the Standard-Model prediction — a gap widely viewed as a possible sign of a "fifth force" or new particles. A new calculation that combines lattice-QCD simulations with experimental data for the dominant hadronic vacuum polarization (HVP) contribution now causes that anomaly to largely vanish.

The hadronic (strong-force) contributions have always been the hardest part to compute and the largest source of theoretical uncertainty. Earlier "data-driven" estimates disagreed with lattice-QCD results; the new hybrid determination — at sub-percent precision — agrees with the experimental measurement, bringing theory and experiment into accord. The upshot is not the discovery of new physics but a further strengthening of the Standard Model, and it places tight constraints on many "beyond the Standard Model" scenarios. Published in Nature (2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10449-z (open access).

長年、ミューオンの異常磁気モーメント（g−2）には、フェルミ研究所で高精度に測定された実験値と、標準模型の理論予測との間に、解消されない食い違いが見られていた。この差は「第5の力」や新粒子の存在を示す可能性として広く注目されてきた。今回、支配的な寄与であるハドロン真空偏極（HVP）について、格子QCDシミュレーションと実験データを組み合わせた新しい計算により、この異常がほぼ消失する可能性が示された。

ハドロン（強い相互作用）の寄与は計算が最も難しく、理論的不確かさの最大の要因であり続けてきた。従来の「データ駆動型」の推定値は格子QCDの結果と食い違っていたが、今回のハイブリッドな決定値は——サブパーセントの精度で——実験測定値と一致し、理論と実験が整合する形となった。結論は新物理の発見ではなく、標準模型がさらに強固になったということであり、多くの「標準模型を超える物理」のシナリオに厳しい制約を課す。『Nature』（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41586-026-10449-z（オープンアクセス）。

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Researchers at Hokkaido University and the Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) report that the faint red, low-latitude auroras occasionally seen from Hokkaido, Japan, reached altitudes above ~500 km during four storms in 2024 (28 June, 4 August, 12 September, 9 November) — far higher than expected, given that these were only "moderately intense" magnetic storms (peak Dst index ≈ −110 nT).

Combining photographs submitted by citizen scientists across Japan with satellite data, Tomohiro M. Nakayama and Ryuho Kataoka found the events were associated with strong magnetospheric compression driven by high-density (rather than merely high-speed) solar wind — pointing to an underappreciated role for solar-wind density in mid-latitude auroras. Because such storms can heat and expand the upper atmosphere, increasing drag on satellites, the finding has implications for space-weather forecasting and the safe operation of the growing low-Earth-orbit satellite fleet. Published in the Journal of Space Weather and Space Climate (vol. 16, art. 19), 19 May 2026, DOI: 10.1051/swsc/2026004 (Open Access).

北海道大学と沖縄科学技術大学院大学（OIST）の研究チームが、北海道からときおり見える淡い赤い「低緯度オーロラ」が、2024年の4回の磁気嵐（6月28日・8月4日・9月12日・11月9日）の際に高度約500 km以上に達していたことを報告した。これらは「中程度の強さ」（最大Dst指数 約−110 nT）の磁気嵐であり、その割に予想外に高い。

全国の市民科学者が撮影した写真と衛星データを組み合わせ、中山智裕氏と片岡龍峰氏は、これらの現象が——太陽風の「速さ」よりも「高密度」によって駆動される——強い磁気圏圧縮と相関することを見いだした。中緯度オーロラにおける太陽風密度の役割が、これまで過小評価されてきた可能性を示す。こうした磁気嵐は超高層大気を加熱・膨張させて人工衛星の空気抵抗を増やすため、宇宙天気予報や、増え続ける低軌道衛星の安全運用にも示唆を与える。『Journal of Space Weather and Space Climate』（第16巻 論文19）2026年5月19日付掲載、DOI: 10.1051/swsc/2026004（オープンアクセス）。

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The universal gravitational constant G ("big G") sets the strength of gravity everywhere in the universe, yet after more than 225 years of effort it remains the least precisely known fundamental constant: modern experiments disagree by about one part in 10,000 — more than their stated uncertainties. NIST physicist Stephan Schlamminger and colleagues spent roughly a decade painstakingly recreating the BIPM torsion-balance experiment (originally performed in France) to test whether its comparatively high value of G would reappear.

To avoid unconscious bias, a colleague scrambled the data with a secret offset kept in a sealed envelope, which was only opened on a conference stage in July 2024. The unblinded result, G = 6.67387×10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻², came out about 0.0235% below the earlier BIPM value — so the puzzle deepens rather than resolves: either subtle systematic errors lurk in these exquisitely difficult experiments, or something in our understanding of gravity is incomplete. Along the way the team identified previously unaccounted-for effects such as air pressure. Published in Metrologia 63(2), 025012 (online 16 April 2026), DOI: 10.1088/1681-7575/ae570f; the story drew wide coverage in May 2026.

万有引力定数G（「ビッグG」）は宇宙のあらゆる場所で重力の強さを決める定数だが、225年以上の努力にもかかわらず、基本定数の中で最も精度が低いままである。現代の実験同士でも約1万分の1のずれがあり、これは各実験が主張する不確かさよりも大きい。NISTの物理学者Stephan Schlamminger氏らは約10年をかけて、（フランスで行われた）BIPMねじれ秤実験を忠実に再現し、その比較的高いGの値が再現されるかを検証した。

無意識のバイアスを避けるため、同僚が秘密のオフセット値でデータを撹乱し、その値は封印された封筒に保管、2024年7月の学会の壇上でようやく開封された。ブラインド解除後の結果はG = 6.67387×10⁻¹¹ m³ kg⁻¹ s⁻²で、先行するBIPMの値より約0.0235%低く、謎は解決するどころか深まった——極めて困難なこれらの実験に微妙な系統誤差が潜んでいるのか、それとも重力の理解自体に不完全な点があるのか。研究の過程では、気圧など従来考慮されていなかった効果も特定された。『Metrologia』63巻2号, 025012（2026年4月16日オンライン掲載）、DOI: 10.1088/1681-7575/ae570f。2026年5月に広く報道された。

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A joint research team led by Dr. Yu Dong (then JSPS Research Fellow at the Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo; now Special Postdoctoral Researcher at RIKEN CEMS), Associate Professor Toshiya Ideue (ISSP, UTokyo), and Group Director Yoshihiro Iwasa (RIKEN Center for Emergent Matter Science), together with Associate Professor Takahiro Morimoto (Graduate School of Engineering, UTokyo), Group Director Naoki Ogawa (RIKEN CEMS), and collaborators at Columbia University and the National Institute for Materials Science (NIMS), has discovered a new "layer photovoltaic effect" in a bilayer (two-layer) van der Waals antiferromagnet protected by parity-time (PT) symmetry.

In this atomically thin material, the spins within each layer are aligned, while the upper and lower layers point in opposite directions — giving two equivalent antiferromagnetic ground states with zero net macroscopic magnetisation. The team illuminated the device and measured the resulting current: in the disordered (paramagnetic) state no current flows, but each antiferromagnetic state produces a spontaneous photocurrent without any applied voltage, and crucially the two antiferromagnetic states yield currents of opposite sign. The behaviour is quantitatively explained by the quantum-geometric properties of the electronic wave functions — that is, the bulk-photovoltaic-like response is protected by the underlying PT symmetry of the bilayer crystal.

Most strikingly, the photocurrent does not flow uniformly through the whole crystal: it flows locally within each atomic layer, and by engineering the electrode geometry the team demonstrated that the layer-resolved currents can be extracted individually. This means that each layer of the bilayer can be addressed as an independent photo-active channel — a property unique to atomically thin antiferromagnets and inaccessible in conventional bulk materials. Because antiferromagnets are intrinsically fast (terahertz-scale spin dynamics) and emit no stray magnetic fields, the layer photovoltaic effect opens a route to ultra-low-power, high-density photo-spintronic and quantum-electronic devices, optical antiferromagnetic memories, and on-chip optical sensors. Published online in Nature Materials on 18 May 2026 (UK summer time) — title: "Layer Photovoltaic Effect in a Two-dimensional Antiferromagnet with Parity-time Symmetry" (DOI: 10.1038/s41563-026-02593-8).

東京大学物性研究所のYu Dong学振特別研究員（研究当時、現：理化学研究所創発物性科学研究センター特別研究員）と井手上敏也准教授、理化学研究所創発物性科学研究センターの岩佐義宏グループディレクターらの研究グループは、東京大学大学院工学系研究科の森本高裕准教授、理化学研究所創発物性科学研究センターの小川直毅グループディレクター、コロンビア大学および物質・材料研究機構（NIMS）と共同で、PT対称性（パリティ・時間反転対称性）に守られた2層のファンデルワールス反強磁性体において、新しい「層光起電力効果（layer photovoltaic effect）」を発見した。

本物質は、各層内ではスピンの向きがそろい、上下の層ではスピンが互いに逆向きになるという特徴を持つため、マクロな磁化を持たない2種類の反強磁性状態が等価に存在する。研究チームがこの原子層磁性体に光を照射して電流を測定したところ、反強磁性秩序がない（常磁性）状態では電流は流れず、反強磁性状態では外部電圧無しでも自発的に光電流が発生、さらに2つの反強磁性状態では電流の向きが逆転することを発見した。この振る舞いは、電子の波動関数の量子幾何学的性質によって定量的に説明され、2層結晶のPT対称性によってバルク光起電力効果類似の応答が保護されていることを示す。

特筆すべきは、光電流が結晶全体を一様に流れるのではなく各原子層ごとに局所的に流れること、そして電極の構造を工夫することで各層の電流を個別に取り出せることを実証した点である。これは2層それぞれを独立した光活性チャネルとして扱えることを意味し、従来のバルク物質では実現不可能な、原子層反強磁性体に固有の機能である。反強磁性体は本質的に高速（テラヘルツ帯のスピンダイナミクス）かつ漏洩磁場を持たないため、層光起電力効果の確立は、超低消費電力かつ高密度のフォトスピントロニクス・量子エレクトロニクスデバイス、光制御反強磁性メモリ、オンチップ光センサへの展開を可能にする。本研究成果は2026年5月18日（英国夏時間）に英国科学雑誌『Nature Materials』オンライン版に掲載——論文タイトル："Layer Photovoltaic Effect in a Two-dimensional Antiferromagnet with Parity-time Symmetry"（DOI: 10.1038/s41563-026-02593-8）。

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A team led by Special Appointed Assistant Professor Hanshen Tsai, former Special Appointed Assistant Professor Takuya Matsuda, and Professor Satoru Nakatsuji at the Graduate School of Science, the University of Tokyo — with Professor Ryotaro Arita (UTokyo Science / RIKEN CEMS Team Director), Professor Mitsuru Takenaka, Assistant Professor Kotaro Shimizu, Professor Tetsuya Iizuka (UTokyo Engineering), Associate Professor Shinji Miwa (ISSP, UTokyo), and Senior Research Scientist Kohta Kondou (formerly RIKEN CEMS, now Osaka University) — has demonstrated a non-volatile "quantum" switching device using the topological chiral antiferromagnet Mn₃Sn, whose two magnetic memory states can be rewritten by an electrical pulse as short as 40 picoseconds (1 picosecond = 10⁻¹² s).

In conventional CPUs and GPUs, increasing the operating frequency beyond the nanosecond regime drives power dissipation to prohibitive levels because Joule heating scales with current density squared. Picosecond-scale switching — roughly 1,000× faster than today's CMOS — has therefore long been a target, but every known mechanism has been hampered by transient temperature rises of several hundred degrees, sacrificing device endurance. The Mn₃Sn device circumvents this entirely: it switches via an athermal angular-momentum-transfer spin-orbit torque (SOT), which exerts a torque on the Néel order without dumping energy as heat. The result is the only known route that simultaneously delivers picosecond switching speed, dramatically reduced energy dissipation, and high endurance.

Experimentally, the team patterned Hall-bar devices from heterostructures of Mn₃Sn (10–16 nm thick) on a Ta (5 nm) heavy-metal layer fabricated on silicon, and read out the magnetic state via the anomalous Hall effect. Pulse-width-dependent measurements over the wide range of 40 ps–500 ms revealed that thermal mechanisms dominate at long pulse widths, while in the few-tens-of-picoseconds regime the critical current density depends linearly on the inverse pulse width — confirming that the 40-ps switching originates from a non-thermal spin-torque mechanism. The team further demonstrated that a 60-picosecond photocurrent pulse, generated by feeding telecom-wavelength laser light into a uni-traveling-carrier photodiode (UTC-PD), can perform the same antiferromagnetic switching. This compatibility with standard optical communications wavelengths opens a direct path to integrating ultra-fast magnetic memory directly with optical interconnects, removing the energy bottleneck imposed by the electrical-to-optical-to-electrical conversion in today's data centers. Because the device is non-volatile (retains its state without power), the technology promises memory and logic combining DRAM-class speed, SRAM-class energy efficiency, and Flash-class data retention. Published in Science on 15 May 2026 (Japan time); joint press release from the University of Tokyo, JST, RIKEN, and Osaka University.

東京大学大学院理学系研究科のTsai Hanshen特任助教、松田拓也特任助教（研究当時）、中辻知教授らの研究グループは、同研究科の有田亮太郎教授（兼：理化学研究所創発物性科学研究センター チームディレクター）、大学院工学系研究科の竹中充教授、清水宏太郎助教、飯塚哲也教授、物性研究所の三輪真嗣准教授、ならびに理化学研究所創発物性科学研究センターの近藤浩太上級研究員（研究当時、現：大阪大学先導的学際研究機構准教授）らと共同で、トポロジカル・カイラル反強磁性体Mn₃Snを用い、40ピコ秒（ピコは1兆分の1）という極めて短い電気パルスで磁気状態（2値）を不揮発に書き換えられる「不揮発量子スイッチング素子」を実現した。

現在のCPU・GPUでは、処理速度が高速になると電流密度の2乗に比例して発熱が急増するため、ナノ秒（10⁻⁹秒）以下の動作速度を実現することは困難であった。現行CMOSの約1,000倍にあたるピコ秒スイッチングは、長年さまざまな機構が検討されてきたが、数百度におよぶ瞬間的な温度上昇により耐久性が損なわれ、いずれも実用化には至っていない。これに対し、本研究のMn₃Snデバイスは、熱に依らない角運動量移行に基づくスピン軌道トルク（SOT）によりネール秩序にトルクを与える方式を採用——電流をジュール熱として捨てることなくスピンの向きを書き換えるため、ピコ秒スイッチング速度・大幅な省電力・高耐久を同時に実現する、現在唯一知られているメカニズムである。

実験では、シリコン基板上にMn₃Sn（10〜16 nm）／重金属Ta（5 nm）のヘテロ薄膜を成膜し、ホールバー素子に微細加工。磁気状態の読み出しには異常ホール効果を用いた。さらにパルス幅を40 ps〜500 msの広範囲で変化させて臨界電流密度の振る舞いを調べた結果、パルス幅が長い領域では熱によるスイッチング機構が支配的である一方、数十ピコ秒の超高速領域では臨界電流密度がパルス幅の逆数にほぼ線形に依存することが明らかとなり、40 psスイッチングが非熱的なスピントルク起源であることが確認された。研究チームはさらに、通信波長帯のレーザーを単一走行キャリアフォトダイオード（UTC-PD）に入射して生成した60ピコ秒の光電流パルスでも同様の反強磁性スイッチングが可能であることを実証した。これは標準的な光通信波長で動作することを意味し、超高速磁気メモリを光配線（オプティカル・インターコネクト）と直接統合する道を開く——現在のデータセンターでボトルネックとなっている「電気→光→電気」変換の消費エネルギーを大幅に削減できる可能性がある。本素子は不揮発性（電源を切っても状態を保持）であるため、DRAM級の動作速度・SRAM級の省電力・フラッシュメモリ級のデータ保持を兼ね備えた次世代メモリ／ロジックへの応用が期待される。本研究成果は2026年5月15日付（日本時間）に国際科学雑誌『Science』オンライン版に掲載、東京大学・JST・理化学研究所・大阪大学の合同プレスリリースとして発表された。

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A frontier of condensed-matter physics is whether the properties of a material can be controlled not by light you shine on it, but by the vacuum fluctuations of an electromagnetic cavity placed around it — the residual "jitter" of the field even when no photons are present. A team led by Jérôme Faist at ETH Zurich (Lorenzo Graziotto, Josefine Enkner, Giacomo Scalari, with theory by Eugene Demler) demonstrates exactly this for a high-mobility two-dimensional electron gas in a strong magnetic field.

When the field is tuned between quantized Hall plateaus and the sample is cooled below about 200 mK, the electrons can organize into quantum Hall "stripes" — a charge-density-wave pattern that normally points in random directions. Placing the gas inside an anisotropic cavity, the polarized vacuum fluctuations exert a kind of Casimir torque that aligns the stripes, producing strongly anisotropic transport and suppressing the longitudinal resistance to well below its zero-magnetic-field value. It is a clean demonstration that cavity vacuum fields can steer a correlated electronic phase at equilibrium — a new "knob," akin to moiré engineering, for designing quantum materials. Published in Nature Physics (2026), DOI: 10.1038/s41567-026-03287-3.

凝縮系物理学の最前線のひとつに、材料の性質を、外から当てる光ではなく、周囲に置いた電磁空洞の真空ゆらぎ——光子が1つもないときでも残る場の「揺らぎ」——で制御できるか、という問いがある。ETHチューリッヒのJérôme Faist教授率いるチーム（Lorenzo Graziotto、Josefine Enkner、Giacomo Scalari、理論はEugene Demler）は、強磁場中の高移動度2次元電子ガスでこれを実証した。

磁場を量子化ホールプラトーの間に調整し、試料を約200 mK以下に冷やすと、電子は量子ホール『ストライプ』——通常は向きがばらばらな電荷密度波——に組織化する。電子ガスを異方的な空洞に入れると、偏った真空ゆらぎが一種のカシミール・トルクを及ぼしてストライプの向きを整え、強い異方的輸送を生み、縦抵抗を磁場ゼロのときよりも十分低く抑制する。これは、空洞の真空場が相関電子相を平衡状態で制御できることを明確に示すもので、量子材料を設計するための——モアレ工学にも似た——新たな「つまみ」となる。『Nature Physics』（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41567-026-03287-3。

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Correlated and entangled photon pairs — a foundational resource in quantum optics — are normally produced by pumping a nonlinear crystal with a stable, coherent laser (spontaneous parametric down-conversion, SPDC). A team led by Wuhong Zhang and Lixiang Chen at Xiamen University has now driven SPDC using ordinary sunlight as the sole pump, and used the resulting pairs for quantum "ghost imaging."

An automatic sun-tracker (like an equatorial telescope mount) fed collected sunlight through a 20 m multimode fibre into a dark laboratory, where it pumped a periodically poled KTP (PPKTP) crystal. Despite sunlight's fluctuating intensity, the photon pairs showed strong position correlations and reconstructed ghost images at 90.7% visibility (versus 95.5% for a 405 nm laser at the same pump power). Because it removes the laser requirement that has confined the technique to the lab since 1995, the approach could suit space-based or remote quantum imaging. Published in Advanced Photonics 8(3), 036011 (2026), DOI: 10.1117/1.AP.8.3.036011 (Gold Open Access).

量子光学の基盤となる「相関・もつれ光子対」は、通常、安定で可干渉なレーザーを非線形結晶に当てて生成する（自発パラメトリック下方変換、SPDC）。厦門（アモイ）大学のWuhong Zhang氏・Lixiang Chen氏らのチームは、ふつうの太陽光だけをポンプ光としてSPDCを駆動し、生成した光子対で量子「ゴーストイメージング」を実証した。

赤道儀のような自動太陽追尾装置で集めた太陽光を20 mのマルチモード光ファイバーで暗室に導き、周期分極反転KTP（PPKTP）結晶に入れた。太陽光は強度が揺らぐにもかかわらず、生成された光子対は強い位置相関を示し、可視度90.7%でゴースト像を再構成した（同じポンプ出力の405 nmレーザーでは95.5%）。1995年以来この技術を実験室に縛りつけてきた「レーザー必須」という条件を外せるため、宇宙空間や遠隔地での量子イメージングに向く可能性がある。『Advanced Photonics』8巻3号 036011（2026年）掲載、DOI: 10.1117/1.AP.8.3.036011（ゴールドオープンアクセス）。

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More than a century after their discovery in 1912, the origin of cosmic rays — the most energetic particles observed in nature — remains an open question. The DAMPE (Dark Matter Particle Explorer) satellite, launched in 2015 with major contributions from the University of Geneva's Department of Nuclear and Particle Physics, has now uncovered a shared feature in the energy spectra of primary cosmic-ray nuclei ranging from lightweight protons to heavy iron.

For every nucleus studied, the particle flux begins dropping much faster beyond a certain threshold — a "spectral softening" that appears universally at a magnetic rigidity of about 15 teravolts (TV). Crucially, the break scales with the particles' electric charge, not their mass: the mass-dependent alternative is excluded with a confidence greater than 99.999%. This places strong new constraints on how astrophysical sources such as supernova remnants accelerate particles and on how cosmic rays propagate through the Galaxy. Published in Nature 653, 52–55 (29 April 2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10472-0; widely covered in mid-May 2026.

1912年の発見から1世紀以上を経てもなお、自然界で観測される最高エネルギーの粒子である宇宙線の起源は未解明のままだ。2015年に打ち上げられ、ジュネーブ大学素粒子・原子核物理学科などが大きく貢献するDAMPE（Dark Matter Particle Explorer、通称・悟空）衛星が、軽い陽子から重い鉄までの一次宇宙線原子核のエネルギースペクトルに共通する特徴を発見した。

調べたすべての原子核で、あるしきい値を超えると粒子数が急激に減り始める——この「スペクトルの軟化」は、磁気剛性にして約15テラボルト（TV）で普遍的に現れる。重要なのは、この折れ曲がりが粒子の質量ではなく電気的な電荷に比例してスケールする点で、質量依存の説は信頼度99.999%超で棄却された。超新星残骸などの天体源が粒子を加速する仕組みや、宇宙線が銀河内を伝播する過程のモデルに強い新たな制約を与える成果である。『Nature』653巻, 52–55ページ（2026年4月29日付）掲載、DOI: 10.1038/s41586-026-10472-0。2026年5月中旬に広く報道された。

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Assistant Professor Satoshi Yoshida, Dr. Jisho Miyazaki, and Professor Mio Murao at the Department of Physics, Graduate School of Science, the University of Tokyo (Murao group; Murao also at UTokyo's Trans-scale Quantum Science Institute, Miyazaki also at Ritsumeikan University BKC) have proved rigorously for the first time that a quantum memory offers a provable asymptotic performance advantage over any classical memory for the task of storing and retrieving an unknown quantum operation (channel). The result establishes a foundational gap between "measure-the-channel-and-remember-the-result" approaches and genuine quantum strategies. The paper was selected as an Editor's Suggestion in Physical Review Letters.

The team focused on isometry channels — operations that embed a smaller quantum state into a larger one, representing the generic information-encoding step in quantum information processing. For the classical strategy, where one estimates the channel from n queries and stores the estimate as classical bits, they derived analytically the optimal fidelity F = 1 − d(D − d)/n + O(n⁻²), revealing that the classical accuracy is bounded by a standard quantum limit. In contrast, they constructed a quantum strategy based on port-based teleportation that stores the channel directly into a program quantum state using only O(√n) queries — a quadratic improvement. Concretely, where a classical scheme requires roughly 100 queries to reach a target precision, the quantum scheme reaches the same precision with about 10. The approach also yields tighter program-cost bounds for general quantum channels, improving on prior results.

This is significant because, while quantum advantage has been intensely studied for computation, the foundational question of when quantum memory beats classical memory for storing operations themselves remained open, because optimising over all possible classical estimators is analytically intractable. By solving the isometry case in closed form, the paper provides the first rigorous benchmark and establishes a theoretical basis for the practical advantage of quantum memory. The result is expected to guide the design of more efficient quantum computers, quantum repeaters, secure quantum communication, and verifiable quantum protocols. Published in Physical Review Letters 136, 190601 on 13 May 2026 (DOI: 10.1103/fdvq-9m8m) as Editor's Suggestion; UTokyo Faculty of Science press release 14 May 2026.

東京大学大学院理学系研究科の吉田悟士 助教（村尾研究室）・宮崎自勝 氏（立命館大学BKC社会科学研究機構／東京大学）・村尾美緒 教授（村尾教授は同大学トランススケール量子科学研究機構を兼任）は、未知の量子演算（量子チャネル）を「保存・再生」する量子情報処理タスクにおいて、量子メモリが古典メモリを理論的に上回る性能を持つことを世界で初めて厳密に証明した。本成果は「演算を測定して結果を覚える」古典戦略と、真に量子的な戦略との間に基礎的な性能差が存在することを確立するものである。本論文はPhysical Review Letters誌のEditor's Suggestion（編集者注目論文）に選定された。

研究チームが着目したのは「アイソメトリ演算」（isometry channel）——量子状態をより大きな量子状態に埋め込む演算であり、量子情報処理における情報符号化の最も基本的なステップに相当する。古典戦略（n回のクエリで演算を推定し、結果を古典ビットとして記憶する手法）について、研究チームはその最適忠実度を解析的に F = 1 − d(D − d)/n + O(n⁻²) と導出し、古典戦略の推定精度には「標準量子限界」と呼ばれる根本的な限界が存在することを示した。これに対し、ポートベース量子テレポーテーションに基づく量子戦略は、わずか O(√n) 回のクエリで同じ精度を達成する——すなわち2次（quadratic）の速度向上を実現できる。具体的には、古典戦略でおよそ100回必要な呼び出し回数が、量子戦略では約10回で済むことを意味する。さらに、この手法は一般の量子チャネルに拡張可能であり、従来研究（Gschwendtner et al., Quantum 5, 488 (2021)）より厳密な「プログラムコスト」上限を与えることも示された。

本成果の意義は次の点にある：量子優位性は「計算」の文脈では数十年にわたり研究されてきたが、「演算そのものを保存・再生する場面で、量子メモリが古典メモリより本質的に優れているか」という基礎的問いは、可能な古典推定戦略すべてに対して最適化するのが解析的に困難であったため、長らく未解決であった。本論文はアイソメトリチャネルの場合に閉形式で最適古典戦略を導出することでこの問題に決着をつけ、量子メモリの実質的優位性を示す初の厳密な理論的基盤を提供した。今後、量子コンピュータ、量子中継器、安全な量子通信、検証可能な量子プロトコルなどの設計指針として広く参照されると期待される。本論文は『Physical Review Letters』136巻190601号として2026年5月13日付で公開（DOI: 10.1103/fdvq-9m8m）——Editor's Suggestion（編集者注目論文）に選定。東京大学理学系研究科プレスリリースは2026年5月14日付。

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Using a "bootstrap" approach — starting from assumptions believed true and seeing what theory must follow — physicists argue that string theory emerges inevitably from a few minimal conditions on particle scattering, without assuming strings to begin with. Clifford Cheung (Caltech), Grant N. Remmen (NYU), Francesco Sciotti (IFAE / Universitat Autònoma de Barcelona) and Michele Tarquini (Caltech) require only that tree-level four-point amplitudes have prescribed vanishing residues plus "ultrasoft" high-energy behaviour.

They prove that the minimally consistent amplitudes are uniquely the Veneziano and Virasoro–Shapiro amplitudes of string theory — automatically reproducing the infinite tower of massive spinning particles (the "harmonics" of a string). "The strings just fell out," said Cheung. This is not experimental evidence, but it is theoretically suggestive: out of infinitely many a-priori possibilities, the assumptions single out strings — relevant to the search for a quantum theory of gravity and a unified description of physics. Caltech / NYU press releases 14 May 2026; arXiv:2508.09246; published in Phys. Rev. Lett. 136, 251601, DOI: 10.1103/cw4p-cqh7.

「正しいと信じる仮定から出発し、そこから必然的に従う理論を導く」「ブートストラップ」手法を用い、物理学者らは——最初に弦を仮定することなく——粒子の散乱に関するごく少数の条件だけから弦理論が必然的に立ち現れることを示した。Clifford Cheung氏（カリフォルニア工科大学）、Grant N. Remmen氏（ニューヨーク大学）、Francesco Sciotti氏（IFAE／バルセロナ自治大学）・Michele Tarquini氏（カリフォルニア工科大学）は、ツリーレベルの4点散乱振幅が定められた位置で残差ゼロを持つことと、高エネルギーでの「超ソフト」な振る舞いだけを要請した。

すると最小限に無矛盾な振幅が、弦理論のヴェネツィアーノ振幅とヴィラソロ–シャピロ振幅に一意に定まることを証明。弦の「倍音」にあたる無限個の重い高スピン粒子が自動的に再現される。Cheung氏いわく「弦がただ落ちてきた」。これは実験的証拠ではないが、理論的には示唆に富む——本来は無限の可能性がありえたのに、仮定が弦だけを選び出すからだ。量子重力理論や物理の統一的記述の探究にかかわる。カリフォルニア工科大学・NYUのプレスリリースは2026年5月14日。arXiv:2508.09246／『Physical Review Letters』136, 251601、DOI: 10.1103/cw4p-cqh7。

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The Standard Model predicts that proton–proton collisions at the LHC can produce three massive gauge bosons at once (VVV, where V is a W or Z). These events are extraordinarily rare, but they are sensitive to both triple and quartic gauge couplings, which makes them a sharp probe of the electroweak sector — and of anything new hiding above it.

The CMS Collaboration targeted the Lorentz-boosted regime in which all three bosons carry transverse momentum above 200 GeV, where Standard Model backgrounds are almost absent. When a boosted W or Z decays hadronically, its products merge into a single large-radius jet whose internal substructure betrays the two quarks; CMS applied dedicated V-tagging techniques to identify these, then categorised events by the number and kinematics of charged leptons and V-tagged jets. No excess over Standard Model expectations was found. Instead the analysis sets bounds on dimension-6 and dimension-8 operators in the SM effective field theory; the two strongest are −0.13 < c_W/Λ² < 0.12 TeV⁻² and −0.24 < c_Hq3/Λ² < 0.21 TeV⁻² at 95% CL, in the Warsaw basis, where Λ is the mass scale of new physics. Analysis CMS-SMP-24-017 / CERN-EP-2026-041, released 14 May 2026 and submitted to the Journal of High Energy Physics (arXiv:2605.15023).

標準模型は、LHCの陽子‑陽子衝突で3つの重いゲージボソンが同時に生成される過程（VVV、VはWまたはZボソン）を予言する。この事象は極めて稀だが、3点結合と4点結合の両方に感度を持つため、電弱セクター——およびその上に隠れているかもしれない新物理——を鋭く探る手段となる。

CMS国際共同実験は、3つのボソンすべてが横方向運動量200 GeV以上を持つローレンツブースト領域を狙った。この領域では標準模型の背景事象がほとんど残らない。ブーストされたW/Zがハドロン崩壊すると、崩壊生成物は1本の大半径ジェットに融合するが、その内部構造には2つのクォークの痕跡が残る。CMSはこれを見分ける専用のVタグ付け手法を適用し、荷電レプトンとVタグ付きジェットの本数と運動学で事象を分類した。結果、標準模型予言を超える超過は見られなかった。代わりに標準模型有効場理論（SMEFT）における次元6・次元8演算子への制限が置かれ、最も強い2つはワルシャワ基底で −0.13 < c_W/Λ² < 0.12 TeV⁻²、−0.24 < c_Hq3/Λ² < 0.21 TeV⁻²（95%信頼度、Λは新物理の質量スケール）である。解析番号 CMS-SMP-24-017 / CERN-EP-2026-041、2026年5月14日公開、『Journal of High Energy Physics』へ投稿（arXiv:2605.15023）。

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A team led by the University of Science and Technology of China (USTC) — including the group of Pan Jianwei and Lu Chaoyang, together with Jiuzhang Quantum Technology — has reported Jiuzhang 4.0, a programmable photonic quantum processor that performs Gaussian boson sampling (GBS) at an unprecedented scale. The machine injects 1,024 high-efficiency squeezed states of light into a hybrid spatial–temporal-encoded circuit with 8,176 modes.

By reaching 92% source efficiency and 51% overall system efficiency, the processor registered samples with up to 3,050 detected photons — an order-of-magnitude jump over previous demonstrations and a direct attack on the photon-loss problem that has limited photonic quantum computing. The team estimates that its most complex sample takes about 25 microseconds to generate, whereas the world's fastest supercomputer would need more than 10⁴² years — a quantum-advantage margin of roughly 10⁵⁴. Beyond benchmarking, large-scale GBS can also generate bosonic error-correcting codes, a building block for fault-tolerant optical quantum computing. Published in Nature (2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10523-6 (arXiv:2508.09092).

中国科学技術大学（USTC）を中心とするチーム（潘建偉・陸朝陽らのグループと九章量子技術が協力）は、前例のない規模でガウシアンボソンサンプリング（GBS）を行うプログラム可能な光量子プロセッサ「九章4.0（Jiuzhang 4.0）」を報告した。本機は、1,024個の高効率スクイーズド光を、空間・時間ハイブリッド符号化された8,176モードの回路に入力する。

光源効率92%、システム全体の効率51%を達成し、最大3,050個の光子検出イベントを記録した——これは従来比で1桁の向上であり、光量子計算を制限してきた光子損失の問題に正面から取り組む成果である。最も複雑なサンプルの生成にかかる時間は約25マイクロ秒で、世界最速のスパコンなら10⁴²年以上を要するとされ、量子超越の差は約10⁵⁴倍に達する。ベンチマークにとどまらず、大規模なGBSはボソン型の誤り訂正符号も生成でき、フォールトトレラントな光量子計算の基盤要素となる。『Nature』（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41586-026-10523-6（arXiv:2508.09092）。

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The ATLAS Collaboration at CERN reported the first evidence of ZZγ production — the simultaneous creation of two neutral Z bosons together with a photon — at the Large Hadron Collider. Triboson processes are the rarest class of multi-boson production and are among the most sensitive tests of the Standard Model's electroweak sector: theoretical predictions are extremely precise, so even small discrepancies could point to new physics, and they offer unique sensitivity to quartic boson couplings.

Using the full LHC Run-2 proton–proton dataset (2015–2018), physicists selected events with two Z bosons each decaying into electron or muon pairs, plus an energetic photon — four charged leptons (4e, 2e2μ, or 4μ) and one photon, an extremely rare combination. Theory predicts only about seven signal events in the entire dataset with roughly one background event (mainly jets misidentified as photons). The analysis was performed "blinded"; after unblinding, eight events passed all criteria, spot on with the prediction. The statistical significance is 4.4 standard deviations — strong evidence, though still below the 5-sigma discovery threshold; Run-3 (2022–2026) and future High-Luminosity LHC data should enable a discovery and more detailed electroweak tests (arXiv:2602.17165).

CERNのATLAS国際共同実験は、LHC（大型ハドロン衝突型加速器）において、2つの中性Zボソンと光子が同時に生成される「ZZγ生成」の初証拠を報告した。3つのボソンが同時に作られる「トリボソン過程」は多重ボソン生成の中で最も稀なクラスであり、標準模型の電弱セクターに対する最も感度の高い検証手段のひとつ。理論予測が極めて精密なため、わずかなズレでも新物理の兆候となりうるほか、4点ボソン結合（quartic coupling）への独自の感度をもつ。

物理学者たちはLHC Run 2の全陽子・陽子衝突データ（2015〜2018年）を用い、2つのZボソンがそれぞれ電子対またはミューオン対に崩壊し、高エネルギーの光子を伴う事象——荷電レプトン4個（4e、2e2μ、4μ）と光子1個という極めて稀な組み合わせ——を選別した。理論の予測では全データ中の信号はわずか約7事象、背景事象（主にジェットの光子への誤識別）は約1事象。バイアスを避けるため解析は「ブラインド」で行われ、開封後に全条件を満たしたのは8事象——予測とぴたり一致した。統計的有意度は4.4標準偏差で、これは背景のみのゆらぎである確率がおよそ1万分の1という強い証拠だが、発見と呼ぶための5σにはまだ届かない。Run 3（2022〜2026年）と将来の高輝度LHC（HL-LHC）のデータにより、この過程の発見と電弱セクターのさらに詳細な検証が可能になる見込みだ（arXiv:2602.17165）。

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Our Solar System is currently passing through the Local Interstellar Cloud (LIC), a region of dilute gas and dust between the stars. An international team led by Dominik Koll of the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), with Anton Wallner and colleagues at the Australian National University, the University of Bonn, the Alfred Wegener Institute and others, has now confirmed that Earth continuously accumulates iron-60 (⁶⁰Fe) — a radioactive isotope with a 2.6-million-year half-life forged only in massive stars and released by supernovae — while inside this cloud. The team analyzed 295 kg of Antarctic ice (EDML core, Kohnen Station) dated to 40,000–81,000 years ago, following their 2019 discovery of ⁶⁰Fe in fresh Antarctic snow.

Counting the atoms required the Heavy Ion Accelerator Facility (HIAF) at ANU — currently the only facility worldwide able to detect such tiny amounts ("like searching for a needle in 50,000 football stadiums filled with hay") — with cross-checks using beryllium-10 and aluminium-26. The key result: the ⁶⁰Fe deposition rate in the old ice was roughly five times lower than in more recent snow and marine sediments. This time variation rules out the alternative explanation of a smoothly fading remnant from supernovae millions of years ago, and instead matches the Solar System's entry into the LIC several tens of thousands of years ago — meaning the cloud itself stores supernova ⁶⁰Fe and Antarctic ice preserves an "interstellar fingerprint" of our galactic journey. The team next plans to analyze even older ice (Beyond EPICA, over 1.2 million years) from before the Solar System entered the cloud. Published in Physical Review Letters 136, 192701 (13 May 2026), DOI: 10.1103/nxjq-jwgp (open access); selected as an APS Physics Synopsis.

太陽系は現在、星と星の間に広がる希薄なガスと塵の領域「局所星間雲（LIC）」の中を通過している。ヘルムホルツ・ツェントルム・ドレスデン＝ロッセンドルフ（HZDR）のDominik Koll氏が率い、Anton Wallner氏やオーストラリア国立大学（ANU）、ボン大学、アルフレッド・ウェゲナー研究所などが参加する国際チームは、地球がこの雲の中にいる間、鉄60（⁶⁰Fe）——大質量星の内部でのみ作られ超新星爆発で放出される、半減期260万年の放射性同位体——を集め続けていることを確認した。チームは2019年に南極の新雪から⁶⁰Feを発見したのに続き、今回は4万〜8万1千年前のものと年代決定された南極の氷295 kg（コーネン基地のEDMLコア）を分析した。

原子の計数には、この極微量を検出できる世界唯一の施設であるANUの重イオン加速器施設（HIAF）が使われ——「干し草で満杯のサッカースタジアム5万個から針を1本探すようなもの」——ベリリウム10とアルミニウム26による相互検証も行われた。鍵となる結果は、古い氷での⁶⁰Fe堆積率が、より新しい雪や海底堆積物に比べて約5分の1だったこと。この時間変化は「数百万年前の超新星の名残がなだらかに薄れているだけ」という対抗仮説を否定し、太陽系が数万年前にLICへ突入したという描像と一致する。つまり星間雲自体が超新星由来の⁶⁰Feを蓄えており、南極の氷はわれわれの銀河系内の旅路の「星間指紋」を保存していることになる。チームは次に、太陽系が雲に入る前の時代にあたる、さらに古い氷（Beyond EPICA計画、120万年超）の分析を計画している。『Physical Review Letters』136巻192701（2026年5月13日付）に掲載（オープンアクセス）、DOI: 10.1103/nxjq-jwgp。APS Physics誌のSynopsisにも選出された。

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Hawking radiation — the faint quantum emission from a black hole horizon — is far too weak to observe directly, and the mathematics linking gravity to quantum theory is notoriously hard. The double copy offers a way around both problems: a remarkable relationship under which certain gravity calculations can be rewritten as two copies of a corresponding gauge-theory (particle-physics) calculation. As theoretical physicist Chris White of Queen Mary University of London has put it, it lets researchers compute things previously out of reach by recycling existing results in a clever way.

In this paper, Rafael Aoude, Donal O'Connell, Matteo Sergola and Chris White describe an electromagnetic system that is related, through the double copy, to black-hole formation with Hawking radiation. They consider a massless scalar particle scattering through a collapsing electromagnetic background — the "single copy" of the Vaidya collapse metric — and identify the Feynman diagrams that exponentiate in the geometric-optics limit. The Bogoliubov coefficients extracted from this diagrammatic approach are reproduced by an independent semiclassical ray-tracing calculation of null rays in the same background, and the resulting number distribution is interpreted thermodynamically. The work sits alongside two companion analyses published in Physical Review Letters in February 2026, which together indicate that physics intrinsic to black holes is encoded in gauge theory. Published in Journal of High Energy Physics 2026, 166, DOI: 10.1007/JHEP05(2026)166 (arXiv:2510.25866).

ブラックホールの地平面からにじみ出る微弱な量子放射——ホーキング放射——は、直接観測するにはあまりに弱く、また重力と量子論を結ぶ数学は悪名高いほど難しい。ダブルコピーは、この2つの困難を同時に迂回する道を与える。ある種の重力の計算が、対応するゲージ理論（素粒子物理）の計算を「2つ重ねたもの」として書き直せる、という驚くべき関係である。ロンドン大学クイーン・メアリー校の理論物理学者Chris White氏は、既存の結果を巧みに使い回すことで、これまで計算できなかったものが計算できるようになる、と表現している。

本論文でRafael Aoude、Donal O'Connell、Matteo Sergola、Chris Whiteの各氏は、ダブルコピーを通じて「ホーキング放射を伴うブラックホール生成」と結びつく電磁的な系を記述した。具体的には、崩壊していく電磁場背景——Vaidya崩壊計量の「シングルコピー」——の中を通過する質量ゼロのスカラー粒子の散乱を考え、幾何光学極限で指数化するファインマン図を同定する。この図的手法から得られるボゴリューボフ係数は、同じ背景中のヌル測地線を半古典的にレイトレーシングする独立計算によって再現され、得られた粒子数分布は熱力学的に解釈される。本研究は、2026年2月に『Physical Review Letters』へ掲載された2本の関連論文と並ぶもので、これらを合わせると、ブラックホール固有の物理がゲージ理論の中に符号化されていることが示唆される。『Journal of High Energy Physics』2026年、166、DOI: 10.1007/JHEP05(2026)166（arXiv:2510.25866）。

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An international team led by Josu C. Aurrekoetxea (Center for Theoretical Physics, MIT) with Soumen Roy (UCLouvain / Royal Observatory of Belgium, LIGO-Virgo-KAGRA member), Rodrigo Vicente (GRAPPA, University of Amsterdam), Katy Clough (Queen Mary University of London) and Pedro G. Ferreira (University of Oxford) has applied, for the first time, a semi-analytic waveform model for binary black hole inspirals "dressed" with a light scalar-field dark-matter environment — validated against full numerical relativity simulations — to publicly released LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) data. Light scalar fields — including ultralight ("fuzzy") dark matter and axion-like particles — arise naturally in many beyond-Standard-Model scenarios and are some of the most compelling dark-matter candidates known.

The crucial physical effect is that a sufficiently dense scalar-field environment surrounding a binary black hole exchanges energy and angular momentum with the binary through dynamical friction and accretion, accelerating the inspiral and slightly distorting the emitted gravitational waveform — a tiny but characteristic deviation from the standard vacuum prediction of general relativity. By solving the coupled scalar–binary dynamics self-consistently (rather than using a static "dark-matter spike" frozen in place), the team obtained a waveform template suitable for use in a Bayesian analysis of the GWTC-3 LIGO-Virgo-KAGRA catalog.

Applying the model to the GWTC-3 events, the authors obtain physically meaningful upper limits on scalar-field environments around most compact binaries — i.e., most events are consistent with vacuum. However, two events stand out: GW190728 and GW190814 — for both of these, the vacuum (no-scalar) hypothesis lies outside the 95% credible region. When superradiance priors are additionally included, GW190728 (detected on 28 July 2019) shows tentative evidence for a scalar environment with a Bayes factor of ln 𝓑_vac^env ≈ 3.5; if confirmed by independent reanalysis, this would point to a new light scalar particle with mass ~10⁻¹² eV. The authors explicitly stress that this statistical significance is not yet at the threshold for a discovery — but the result establishes a methodologically clean way to probe dark matter at sub-AU scales, scales far smaller than any direct-detection experiment can access. As LVK collects more events through O4/O5 and next-generation observatories (Einstein Telescope, Cosmic Explorer, LISA) come online, the sensitivity of this gravitational-wave channel to dark matter is expected to improve dramatically. Published in Physical Review Letters 136, 191402 (12 May 2026); DOI: 10.1103/fv9z-zkxx; arXiv:2510.17967.

MIT理論物理学センターのJosu C. Aurrekoetxea研究員を筆頭著者とし、ベルギー・UCLouvain／王立ベルギー天文台のSoumen Roy博士（LIGO-Virgo-KAGRA共同研究メンバー）、アムステルダム大GRAPPAのRodrigo Vicente博士、ロンドン大学Queen MaryのKaty Clough博士、Oxford大のPedro G. Ferreira教授からなる国際チームは、連星ブラックホール周りに「軽いスカラー場ダークマター環境」をまとった半解析的（semi-analytic）波形モデルを構築し、数値相対論シミュレーションで検証したうえで、LIGO-Virgo-KAGRA（LVK）公開データに世界で初めて適用した。軽いスカラー場——超軽量（fuzzy）ダークマターやアクシオン様粒子を含む——は、標準模型を超える理論で自然に現れ、もっとも有力なダークマター候補のひとつである。

物理的に鍵となるのは、連星ブラックホールの周りに十分に高密度のスカラー場が存在すると、動的摩擦（dynamical friction）と降着（accretion）を通じて連星にエネルギーと角運動量がやり取りされ、合体（インスパイラル）が加速するとともに、放出される重力波の波形が一般相対論の真空予言から微小だが特徴的な形で歪む点である。研究チームは、これまで多くの先行研究で用いられてきた「固定されたダークマター・スパイク」近似ではなく、スカラー場と連星のダイナミクスを自己無撞着に連立して解く定式化を採用し、LVKのGWTC-3カタログに対するベイズ解析に直接使える波形テンプレートを構築した。

GWTC-3イベントに本モデルを適用した結果、ほとんどの連星合体イベントについてはスカラー場環境密度に対する物理的に意味のある上限値が得られ、すなわち大半は真空合体と整合する。しかし、2イベント（GW190728とGW190814）について、真空（スカラー場なし）仮説が95%信用区間の外側に位置するという結果が得られた。さらに超放射（superradiance）プライヤーを追加すると、2019年7月28日に検出されたGW190728に対して、スカラー場環境を支持するベイズ因子 ln 𝓑_vac^env ≈ 3.5のテンタティブな証拠が得られた。独立した再解析により確認されれば、これは質量およそ10⁻¹² eVの軽いスカラー粒子の存在を示唆する。著者らは、この統計的有意性はまだ「発見」と呼べる水準には達しておらず、独立した研究グループによる再解析が必要であることを明記している。しかし本成果は、ダークマターをサブAU（天文単位未満）スケール——いかなる直接探索実験でもアクセスできない極めて小さな空間スケール——で探る、方法論的に明確な新しい経路を確立する。今後LVKがO4・O5観測ランで重力波イベントを蓄積し、さらに次世代観測装置（Einstein Telescope、Cosmic Explorer、LISA）が稼働するにつれて、この重力波チャネルがダークマターに対して持つ感度は劇的に向上することが期待される。本論文は『Physical Review Letters』第136巻 191402（2026年5月12日付）で掲載（DOI: 10.1103/fv9z-zkxx、arXiv:2510.17967）。

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A team led by physicists at the Fritz Haber Institute of the Max Planck Society (Berlin), with the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), has directly observed — and controlled — the transfer of angular momentum between two distinct lattice-vibration modes (phonons) inside a crystal, in real time. The vibrations of atoms can carry an intrinsic, spin-like rotation (phonon angular momentum); how that rotation flows and is conserved among modes had remained a more-than-century-old gap since the pioneering Einstein–de Haas and Barnett experiments.

The team chose a 15-nanometre-thin single-crystal film of the topological insulator bismuth selenide (Bi₂Se₃), whose threefold rotational symmetry is ideal. An intense circularly polarized terahertz pulse drove the atoms along circular paths in an infrared-active phonon mode; the crystal's intrinsic anharmonicity then coupled that spinning phonon, via rotational phonon–phonon Umklapp scattering, to a second mode oscillating at twice the frequency (about 4 THz). A second ultrashort probe pulse stroboscopically "photographed" the lattice motion. Strikingly, during the transfer the direction of rotation reverses — a consequence of the lattice's pseudo-angular-momentum conservation and rotational symmetry. The work opens "helical and chiral nonlinear phononics" as a selective handle for ultrafast control of spins, topology and magnetism in quantum materials, with relevance to demagnetization and qubit control. Published in Nature Physics (2026), DOI: 10.1038/s41567-026-03274-8 (arXiv:2503.11626).

マックス・プランク協会・フリッツ・ハーバー研究所（ベルリン）を中心とし、ヘルムホルツ・ツェントルム・ドレスデン＝ロッセンドルフ（HZDR）との共同チームが、結晶中の2つの異なる格子振動モード（フォノン）の間を角運動量が移動する様子を、リアルタイムで初めて直接観測・制御した。原子の振動はスピンのような固有の回転（フォノン角運動量）を担うことができるが、その回転がモード間でどのように流れ・保存されるかは、アインシュタイン＝ド・ハース効果やバーネット効果の時代から約100年間未解明の課題だった。

研究チームは、三回回転対称性をもち理想的なトポロジカル絶縁体セレン化ビスマス（Bi₂Se₃）の厚さ15ナノメートルの単結晶薄膜を選んだ。強い円偏光テラヘルツパルスで赤外活性フォノンモードの原子を円軌道上で振動させると、結晶本来の非調和性によって、その“回転するフォノン”が回転的なフォノン＝フォノンのウムクラップ散乱を介して、周波数が2倍（約4 THz）の別のモードへ結合した。もう一つの超短プローブパルスで格子の動きをストロボ撮影したところ、移動の途中で回転の向きが反転するという驚くべき効果が現れた——これは格子の擬角運動量保存と回転対称性に由来する。本成果は「カイラル非線形フォノニクス」という新分野を開き、量子物質のスピン・トポロジー・磁性を超高速で制御する選択的な“つまみ”となりうる。『Nature Physics』（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41567-026-03274-8（arXiv:2503.11626）。

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The cosmic web is the Universe's skeleton-like framework: filaments and sheets of dark matter and gas surrounding vast, near-empty voids, linking galaxies across enormous distances. Using COSMOS-Web — the largest JWST survey to date — an international team led by the University of California, Riverside (Hossein Hatamnia and Bahram Mobasher) produced the most detailed map of this structure yet.

The map places 164,000 galaxies across roughly 13.7 billion years of cosmic history, tracing large-scale structure back to when the Universe was only about one billion years old (redshift z ≈ 7) and revealing previously unseen filaments and clusters. The analysis pipeline, the galaxy catalogue and a video showing the cosmic web evolving over billions of years were released publicly. Collaborators span the US, Denmark, Chile, France, Finland, Switzerland, Japan, China, Germany and Italy. Published in The Astrophysical Journal (2026), DOI: 10.3847/1538-4357/ae5bac; press release 11–12 May 2026.

宇宙網（コズミックウェブ）は宇宙の骨組みのような構造で、ダークマターとガスからなるフィラメント（糸状構造）やシートが、広大でほぼ空っぽのボイド（空洞）を取り囲み、銀河を遠く隔ててつないでいる。これまでで最大のJWST観測「COSMOS-Web」を用い、カリフォルニア大学リバーサイド校（Hossein Hatamnia氏・Bahram Mobasher氏）が率いる国際チームが、この構造のこれまでで最も詳細な地図を作成した。

地図は約137億年の宇宙史にわたって16万4000個の銀河を配置し、宇宙が誕生から約10億年（赤方偏移 z≒7）の頃まで大規模構造をさかのぼって、これまで見えなかったフィラメントや銀河団を明らかにした。解析パイプライン・銀河カタログ・宇宙網の進化を示す動画は一般に公開された。共同研究者は米国・デンマーク・チリ・フランス・フィンランド・スイス・日本・中国・ドイツ・イタリアに及ぶ。『The Astrophysical Journal』（2026年）掲載、DOI: 10.3847/1538-4357/ae5bac。プレスリリースは2026年5月11〜12日。

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Building on an earlier survey by two of the authors, the American Physical Society's Physics Magazine ran a ten-question survey covering the biggest open controversies in cosmology, particle physics and general relativity. More than 1,600 people responded, making it — to the authors' knowledge — the largest survey to date focused specifically on physicists' views of open questions in physics, as distinct from broader surveys about careers, education or the workforce.

The headline finding is how few "standard answers" command majority support. Even ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter), the standard model of cosmology, did not reach a majority — plausibly reflecting results from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) hinting that dark energy may evolve rather than stay constant. On quantum gravity, string theory remains the most popular answer at just 19%, closely followed by loop quantum gravity (12%) and by the view that gravity cannot be quantized at all (18%). Majority agreement appeared on only two points: that the Big Bang does not mark the beginning of time, and that cosmic inflation occurred. Niayesh Afshordi (Perimeter Institute / University of Waterloo), who led the study with coauthor Phil Harper, frames the result not as confusion but as a sign that the frontier is alive. The anonymized dataset was released for independent analysis. Published in Physics 19, 34 (12 May 2026). ※編集部は2026年5月18日付で「物理学史上最大の調査」という表現を訂正し、キャリア・教育など他分野を扱うより大規模な調査が存在すると注記している。

著者2名による以前の調査を土台に、米国物理学会（APS）の『Physics Magazine』が、宇宙論・素粒子物理学・一般相対論における最大級の未解決論争を扱う10問の調査を実施した。1,600人を超える回答が集まり、著者らの知る限り、キャリアや教育、労働力といったより広いテーマの調査とは別に、物理学の未解決問題についての物理学者の見解に焦点を当てた調査としては史上最大規模となった。

最も目を引くのは、「標準的な答え」がほとんど過半数の支持を得ていないことである。宇宙論の標準模型であるΛCDM（Lambda Cold Dark Matter）ですら過半数に届かなかった。これは、ダークエネルギーが一定ではなく時間変化する可能性を示唆したDESI（ダークエネルギー分光装置）の結果を反映していると考えられる。量子重力については、最多の答えである超弦理論でもわずか19%にとどまり、ループ量子重力（12%）と、そもそも重力は量子化できないという立場（18%）が肉薄した。過半数の合意が得られたのは2点のみ——ビッグバンは時間の始まりを意味しないこと、および宇宙のインフレーションが起きたこと、である。研究を主導したNiayesh Afshordi氏（ペリメーター研究所／ウォータールー大学、共著者はPhil Harper氏）は、この結果を「物理学者が混乱している」のではなく「フロンティアが本当に生きている」証拠だと位置づける。匿名化された全データは独立検証のために公開された。『Physics』19巻34（2026年5月12日）掲載。※編集部は2026年5月18日付で「物理学史上最大の調査」という当初の表現を訂正している。

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Quantum tunnelling — a particle crossing a barrier it classically could not — normally becomes vanishingly weak as mass grows, so spatial superpositions of more than a single atom are hard to make. A team led by Bing Yang at the Southern University of Science and Technology (SUSTech) trapped ultracold rubidium-87 atoms in a double-well optical superlattice and bound several of them together through on-site interactions.

When seven atoms bind into a cluster, they tunnel as a single composite object of about 608 atomic mass units through a barrier higher than their kinetic energy, generating a spatially separated Schrödinger-cat state with the two parts roughly 320 nm apart. Crucially, by tuning the interaction so that the exponential base of the tunnelling strength approaches unity, the team sharply slows the way tunnelling decays with mass — a scalable strategy. The group now aims beyond the current ~100-atom limit, and such massive superpositions could help probe where quantum mechanics meets gravity. Published in Nature Physics (2026), DOI: 10.1038/s41567-026-03281-9 (arXiv:2502.06246).

量子トンネル効果——古典的には越えられない障壁を粒子がすり抜ける現象——は通常、質量が大きくなるほど急激に弱まるため、原子1個を超える空間的な重ね合わせを作るのは難しい。南方科技大学（SUSTech）の楊冰（Bing Yang）氏率いるチームは、二重井戸型の光超格子に極低温のルビジウム87原子を捕獲し、サイト内相互作用で複数の原子を結合させた。

7個の原子が結合してクラスターになると、運動エネルギーより高い障壁を、質量約608原子質量単位の一つの複合物体として量子トンネルし、空間的に分離したシュレーディンガーの猫状態（2つの部分は約320 nm離れる）を生成する。重要なのは、相互作用を調整してトンネル強度の指数の底を1に近づけることで、質量とともにトンネルが減衰する度合いを大幅に抑えられる点で、これは拡張可能な戦略となる。チームは現在の約100原子の限界を超えることを目指しており、こうした巨視的な重ね合わせは、量子力学と重力が出会う領域を探る手がかりにもなりうる。『Nature Physics』（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41567-026-03281-9（arXiv:2502.06246）。

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Before NASA's Nancy Grace Roman Space Telescope begins its Galactic Bulge Time-Domain Survey (GBTDS) — expected to find over a thousand wide-orbit exoplanets plus rogue planets, isolated neutron stars and black holes via gravitational microlensing — astronomers have used the Hubble Space Telescope to pre-image the same region. A team led by Sean K. Terry (University of Maryland / NASA Goddard) surveyed 1.1 square degrees toward the Milky Way's bulge with coordinated parallel imaging by Hubble's two wide-field cameras (WFC3 and ACS) in the F606W and F814W passbands, gathering more than 350 individual images across about 14 months (roughly 70% in HST Cycle 32 and 30% in Cycle 33).

The pay-off: microlensing events are fleeting alignments, and comparing Hubble's "before" images with Roman's later data will let astronomers disentangle the lensing star from the background source, measure their motions, and — crucially — convert planet-to-star mass ratios into absolute masses (e.g., confidently identifying a Saturn-mass planet orbiting a 0.8-solar-mass star). The field also contains many thousands of historical ground-based microlensing events, some detected over 20 years ago, whose sources and lenses can now be resolved. The Roman team is targeting launch as soon as early September 2026. Published 11 May 2026 in The Astrophysical Journal Letters 1003, L1, DOI: 10.3847/2041-8213/ae53e8.

NASAのナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡は、中核サーベイ「銀河バルジ時間領域サーベイ（GBTDS）」で、重力マイクロレンズ法により地球より外側の軌道を回る系外惑星を1000個以上、さらに浮遊惑星や孤立した中性子星・ブラックホールまで発見すると期待されている。その開始に先立ち、ハッブル宇宙望遠鏡で同じ領域を先回りして撮像するサーベイが行われた。Sean K. Terry氏（メリーランド大学／NASAゴダード宇宙飛行センター）率いるチームは、ハッブルの2台の広視野カメラ（WFC3とACS）による同時並行撮像（F606W・F814Wバンド）で天の川銀河バルジ方向の1.1平方度を観測し、約14か月間で350枚超の画像を取得した（約70%がHSTサイクル32、残り30%がサイクル33）。

マイクロレンズ現象は星同士の一瞬の整列で起こるため、ハッブルの「事前」画像を後のローマンのデータと比較すれば、レンズ星と背景の光源星を分離し、その固有運動を測定できる。決定的なのは、これにより惑星と主星の質量比を絶対質量へ変換できる点だ——たとえば「0.8太陽質量の星を回る土星質量の惑星」と自信をもって特定できるようになる。この領域には、20年以上前を含む地上観測による過去のマイクロレンズ事象が何千件も含まれており、その光源とレンズを今回の高解像度データで分離できる見込みもある。ローマンの打ち上げは早ければ2026年9月上旬が目標。『The Astrophysical Journal Letters』1003巻L1（2026年5月11日付）に掲載、DOI: 10.3847/2041-8213/ae53e8。

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In our three-dimensional world, every known particle is either a boson or a fermion, defined by what happens to the quantum state when two identical particles are exchanged. In lower dimensions this dichotomy breaks down: a third class, anyons — predicted since the 1970s and observed experimentally in two-dimensional semiconductor systems in 2020 — can interpolate continuously between the two. In two joint papers in Physical Review A, Raúl Hidalgo-Sacoto and Thomas Busch of the Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) and D. Blume of the University of Oklahoma identify a one-dimensional system in which anyons can exist and work out their properties.

The papers establish the exchange statistics of two identical 1D anyons with short-range (zero-range) interactions, their scattering theory, and a mapping connecting bosonic-type and fermionic-type anyons, all governed by a statistics parameter α that can be dialled between 0 and 1. Crucially, they show that the anyonic character leaves a universal fingerprint in the momentum-distribution tail — an observable accessible with today's ultracold-atom experiments, where control over single particles has advanced rapidly. The papers were published in Phys. Rev. A 112(6) on 11 December 2025 (DOI: 10.1103/h2vs-ll9d and 10.1103/zf6z-2jjs); OIST announced the results in February 2026, and the work was featured again by ScienceDaily on 8 May 2026.

私たちの3次元世界では、既知のすべての粒子はボソンかフェルミオンのいずれかであり、同種粒子2つを入れ替えたときの量子状態の振る舞いで区別される。しかし低次元ではこの二分法が崩れる。1970年代から予測され、2020年に2次元半導体系で実験的に観測された第3の種類「エニオン」は、両者の間を連続的に補間できる。沖縄科学技術大学院大学（OIST）のRaúl Hidalgo-Sacoto氏とThomas Busch教授、米オクラホマ大学のD. Blume氏は、『Physical Review A』誌の連携する2編の論文で、エニオンが存在しうる1次元系を特定し、その性質を理論的に解明した。

2編の論文は、短距離（ゼロレンジ）相互作用する2つの同種1次元エニオンの交換統計、散乱理論、そしてボソン型エニオンとフェルミオン型エニオンを結びつける写像を確立した。これらはすべて、0から1まで連続的に「ダイヤルを回せる」統計パラメータαで支配される。重要なのは、エニオン的性質が運動量分布の裾（テール）に普遍的な指紋を残すことを示した点で、単一粒子の制御技術が急速に進んだ現在の極低温原子実験で観測可能な物理量である。論文は2025年12月11日付『Phys. Rev. A』112巻6号に掲載（DOI: 10.1103/h2vs-ll9dおよび10.1103/zf6z-2jjs）。OISTが2026年2月に発表し、2026年5月8日にScienceDailyが改めて特集した。

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Thorium-229 has an extraordinarily low-lying nuclear excited state — the isomer ²²⁹ᵐTh, only about 8 eV above the ground state — which makes it the leading candidate for a nuclear clock far more stable than today's atomic clocks. Because that energy is comparable to valence-electron energies, the isomer's lifetime depends strongly on the atom's charge state, and for roughly a decade the singly charged ion's lifetime looked anomalously short compared with theory.

A team including Y. Shigekawa and A. Yamaguchi (RIKEN) produced ²²⁹ᵐTh⁺ through a charge-exchange reaction inside an ion trap and detected the isomers from the electrons emitted by internal conversion. They measured a half-life of 0.46(8) s, which differs by several orders of magnitude from the half-lives expected for internal conversion and radiative decay. The most natural explanation is the long-sought electronic-bridge decay — a higher-order process in which the nucleus de-excites via an electronic transition — providing the first indirect evidence for it and a route to control nuclear de-excitation in a future thorium clock. Published in Nature Physics (2026), DOI: 10.1038/s41567-026-03251-1; see also the accompanying News & Views, DOI: 10.1038/s41567-026-03310-7.

トリウム229は、基底状態のわずか約8 eV上という極端に低いエネルギーの原子核励起状態（異性体²²⁹ᵐTh）を持ち、現在の原子時計をはるかに上回る安定性が期待される原子核時計の最有力候補である。このエネルギーは価電子のエネルギーに近いため、異性体の寿命は原子の電荷状態に強く依存する——そして約10年にわたり、単一荷電イオンの寿命は理論よりも異常に短く見えていた。

Y. Shigekawa・A. Yamaguchiら（理研・量子計測研究室）を含むチームは、イオントラップ内の電荷交換反応で²²⁹ᵐTh⁺を生成し、内部転換で放出される電子から異性体を検出した。測定された半減期は0.46(8)秒で、内部転換や放射崩壊から予想される半減期とは数桁も異なる。最も自然な説明は、長らく探されてきた電子ブリッジ崩壊——原子核が電子遷移を介して脱励起する高次過程——であり、その存在を示す初の間接的証拠となる。これは将来のトリウム時計で原子核の脱励起を制御する道にもつながる。『Nature Physics』（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41567-026-03251-1。関連解説（News & Views）も参照、DOI: 10.1038/s41567-026-03310-7。

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Topological solitons are localised magnetisation configurations that behave like particles inside a magnetic material, typically only tens of nanometres across, and whose structure cannot be smoothly unwound into a uniform state. Among them the hopfion — a three-dimensional object made of closed loops of continuously swirling spin, resembling linked or knotted vortex rings — has been the hardest to realise. Until now hopfions had been seen in magnetic crystals only in unusual composite configurations, with hopfion rings threaded onto skyrmion strings, even though theory predicted stable isolated ones should exist.

A collaboration spanning South China University of Technology, Nankai University, Forschungszentrum Jülich, South China Normal University, the University of Luxembourg and Uppsala University has now nucleated and directly observed isolated hopfions in the cubic chiral magnet FeGe. Circularly polarized femtosecond laser pulses were fired at the sample inside a transmission electron microscope, and the resulting spin textures imaged by Lorentz TEM. The nucleation conditions were mapped as a function of laser fluence and applied magnetic field, and a single pulse was found to produce a whole zoo of textures — hopfion clusters, hopfion–skyrmion pairs and hopfion–antiskyrmion pairs. Quantitative agreement with micromagnetic simulations supports the identification, and the authors derive the topological invariant for hopfions under realistic rather than idealized boundary conditions, computing integer values for the observed objects. Published in Nature Physics (2026), DOI: 10.1038/s41567-026-03236-0.

トポロジカルソリトンとは、磁性体の内部で粒子のように振る舞う局在した磁化配置のことで、大きさは典型的に数十ナノメートル、その構造は特異点を経ずには一様な磁化状態へ連続変形できない。その中でもホップフィオン——連続的に渦巻くスピンの閉ループからなる3次元構造で、絡み合ったり結ばれたりした渦紐のように見える——は、実験的な実現が最も難しかった。理論は安定な孤立ホップフィオンの存在を予言していたが、磁性結晶中でこれまで観測されていたのは、ホップフィオンのリングがスキルミオン紐に絡んだ複合構造という特殊な形態に限られていた。

華南理工大学、南開大学、ユーリッヒ研究センター、華南師範大学、ルクセンブルク大学、ウプサラ大学にまたがる共同研究チームは、立方晶キラル磁性体FeGe中に孤立ホップフィオンを生成し、直接観測することに成功した。透過電子顕微鏡内で試料に円偏光したフェムト秒レーザーパルスを照射し、生じたスピン構造をローレンツTEMで結像する手法である。生成条件はレーザーフルエンスと外部磁場の関数としてマッピングされ、1発のパルスでホップフィオンのクラスター、ホップフィオン‑スキルミオン対、ホップフィオン‑反スキルミオン対など多様な複合構造が生じることも分かった。マイクロマグネティック・シミュレーションとの定量的一致が同定を裏づけており、著者らはさらに、理想化されたものではなく現実的な境界条件のもとでのホップフィオンのトポロジカル不変量を導出し、観測された対象について整数値を算出している。新しい磁気メモリや計算素子への展開が期待される。『Nature Physics』（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41567-026-03236-0。

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Superhydrides — hydrogen-rich compounds such as lanthanum hydrides, in which a metal atom sits inside a densely packed hydrogen lattice — currently hold the record for the highest critical temperatures at which signs of superconductivity have been observed, but only under pressures exceeding a million atmospheres inside diamond anvil cells. Because the samples measure just tens of micrometres, probing their atomic-scale physics has been exceptionally hard. An international team including the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) has now performed nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy on lanthanum superhydrides under such extreme pressures for the first time.

The key is the use of Lenz lenses — microfabricated conductive ring elements placed on the diamond anvil — which concentrate the radio-frequency fields required for NMR precisely into the tiny sample volume. "With the use of Lenz lenses, we were able to amplify the high-frequency signal to such an extent that, for the first time, meaningful NMR data became accessible for superhydrides," explains Dr. Florian Bärtl of HZDR's Dresden High Magnetic Field Laboratory (HLD). The measurements give direct atomic-level information that complements earlier resistance studies in pulsed high magnetic fields, and open a new window onto how these near-room-temperature superconductors work. Published in Advanced Science (2026), DOI: 10.1002/advs.202520701.

超水素化物——ランタン水素化物のように、金属原子が高密度に詰まった水素格子の中に埋め込まれた水素リッチな化合物——は、超伝導の兆候が観測された臨界温度の現在の記録保持者である。ただしそれは、ダイヤモンドアンビルセル内で100万気圧を超える圧力をかけた場合に限られる。試料はわずか数十マイクロメートルしかなく、その原子スケールの物理を調べることは極めて困難だった。ヘルムホルツ・ツェントルム・ドレスデン・ロッセンドルフ（HZDR）を含む国際チームはこのたび、この極限圧力下のランタン超水素化物に対する核磁気共鳴（NMR）分光を世界で初めて実現した。

鍵となったのはレンツレンズ——ダイヤモンドアンビル上に配置した、微細加工による導電リング素子——で、NMRに必要なラジオ波（高周波）電磁場を極小の試料体積へ正確に集束させる。「レンツレンズを使うことで高周波信号を大幅に増幅でき、超水素化物について初めて意味のあるNMRデータが得られるようになった」と、HZDRドレスデン強磁場研究所（HLD）のFlorian Bärtl博士は説明する。この測定は物質の原子レベルの情報を直接与え、パルス強磁場での電気抵抗測定によるこれまでの研究を補完するもので、室温に迫る超伝導体の仕組みを探る新しい窓を開く。『Advanced Science』（2026年）掲載、DOI: 10.1002/advs.202520701。

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Ultrahigh-energy cosmic rays strike Earth with energies far beyond any accelerator. The most extreme example, the "Amaterasu" particle (≈244 EeV, detected by the Telescope Array in Utah in 2021), appeared to arrive from the nearly empty Local Void with no obvious source — and even its identity (proton, light nucleus, or heavy nucleus) was unknown. A team led by Kohta Murase (Penn State), with B. T. Zhang (Yukawa Institute, Kyoto University) and collaborators at Virginia Tech, used detailed computations to test whether the answer lies in composition rather than a missing source.

Their calculations find that ultraheavy nuclei — heavier than iron — lose energy more slowly than protons or lighter nuclei while crossing the radiation fields of intergalactic space, letting them reach Earth at the most extreme energies. The most promising factories for such nuclei would be massive stars collapsing into black holes, strongly magnetized neutron stars, and binary neutron-star mergers (also gravitational-wave sources) that power gamma-ray bursts. If correct, next-generation observatories should measure a composition heavier than iron at the very highest energies. Published in Physical Review Letters (2026), DOI: 10.1103/221m-gvs3 (arXiv:2405.17409).

超高エネルギー宇宙線は、いかなる加速器をもはるかに超えるエネルギーで地球に降り注ぐ。その最も極端な例である「アマテラス粒子」（約244 EeV、2021年に米ユタ州のTelescope Arrayが検出）は、ほぼ空っぽの「ローカル・ボイド」方向から、明らかな発生源もなく到来したように見え、その正体（陽子か、軽い原子核か、重い原子核か）すら分かっていなかった。Kohta Murase（村瀬孔大）氏（ペンシルベニア州立大学）を中心に、B. T. Zhang氏（京都大学・基礎物理学研究所）やバージニア工科大学の研究者らが、その答えが「発生源の欠如」ではなく組成にあるかを計算で検証した。

計算によれば、鉄より重い「超重核」は、陽子や軽い原子核よりもエネルギーを失いにくく、銀河間空間の放射場を横断しても最も極端なエネルギーで地球に到達できる。こうした核を生み出す最有力の「工場」は、ブラックホールへ崩壊する大質量星の最期、強く磁化した中性子星、そしてガンマ線バーストを駆動する連星中性子星の合体（重力波源でもある）だという。これが正しければ、次世代の観測装置は最高エネルギー領域で鉄より重い組成を測定するはずである。『Physical Review Letters』（2026年）掲載、DOI: 10.1103/221m-gvs3（arXiv:2405.17409）。

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The Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), at the Long-Baseline Neutrino Facility, will fire the world's most intense neutrino beam 800 miles (≈1,300 km) from Fermilab in Illinois to detectors a mile underground at the Sanford Underground Research Facility (SURF) in South Dakota, to study how neutrinos change type and why the universe is made of matter rather than antimatter. On 7 May 2026, officials from the U.S. Department of Energy, members of Congress, and the leaders of Fermilab, SURF and CERN gathered in Lead, South Dakota — signing the beams — to mark a major construction milestone.

The event began the lowering of about 10 million pounds of structural steel (≈4,500 tonnes) a mile underground to form the support structures for DUNE's massive far-detector modules. The steel is an in-kind contribution from CERN — its first investment in infrastructure for an experiment outside Europe. "Today represents the start of a pivotal phase for DUNE," said Fermilab Director Norbert Holtkamp. With underground installation now under way, Fermilab's priority is to deliver the first neutrino beam to DUNE by 2031. The collaboration spans more than 1,500 scientists worldwide.

深地下ニュートリノ実験（DUNE）は、長基線ニュートリノ施設（LBNF）のもとで、世界最強のニュートリノビームを、米イリノイ州のフェルミ研究所（Fermilab）から、約800マイル（約1,300 km）離れたサウスダコタ州のサンフォード地下研究施設（SURF）の地下1マイルにある検出器へ向けて打ち込む。ニュートリノが種類を変える仕組みや、宇宙が反物質ではなく物質でできている理由を探るのが目的だ。2026年5月7日、米エネルギー省（DOE）の高官、連邦議会議員、そしてFermilab・SURF・CERNの首脳がサウスダコタ州リードに集まり、鋼材にサインを記して、建設の大きな節目を祝った。

この式典は、DUNEの巨大な遠方検出器モジュールの支持構造を作るため、約1,000万ポンド（約4,500トン）の構造用鋼材を地下1マイルへ搬入する作業の始まりを告げるものである。この鋼材はCERNからの現物拠出で、CERNが欧州外の実験のインフラに投資する初めてのケースとなる。フェルミ研究所のNorbert Holtkamp所長は「本日は、DUNEにとって極めて重要な段階の幕開けだ」と述べた。地下での設置が始まったいま、フェルミ研究所の最優先目標は2031年までにDUNEへ初のニュートリノビームを届けることである。本実験には世界で1,500人を超える研究者が参加している。

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In an ordinary conductor free electrons are spread evenly. Sometimes, however, they bunch into uniformly spaced clusters, producing a wave-like pattern of alternating high and low electron density known as a charge density wave (CDW) — an "electron crystal" whose ordering mirrors the atomic lattice of a real crystal. CDWs are usually pictured as highly ordered, static objects.

Researchers at University of Michigan Engineering, with Robert Hovden as corresponding author, show that this picture is incomplete. Studying materials including tantalum sulfide, and combining electron diffraction with computational modelling, they find that electron crystals accumulate defects as they melt, exactly as atomic solids do — passing through an intermediate, partially disordered regime and, ultimately, melting completely into an electronic "liquid" in which the ordered periodic arrangement of clusters disappears (even though nothing flows the way a physical liquid does). The practical point is control: because superconducting states can coexist with defects in charge density waves, precisely editing that defect structure offers a handle on superconductors; and because CDWs impede conduction in some metals, tuning them allows rapid switching between conductor and insulator — behaviour reminiscent of how neurons transmit signals, and of interest for neuromorphic computing. "Metallurgists often control defects, or disorder, in metals to produce specific properties," Hovden notes; a similar approach might work for quantum materials. Published in Matter (2026), DOI: 10.1016/j.matt.2026.102665.

通常の導体では自由電子は一様に分布している。しかし場合によっては、電子が等間隔のクラスターに集まり、電子密度の高低が波のように交互に並ぶ電荷密度波（CDW）が生じる。これは、実際の結晶の原子配列を映したような「電子の結晶」である。CDWはこれまで、高度に秩序だった静的な対象として描かれてきた。

ミシガン大学工学部の研究チーム（責任著者は材料科学・工学准教授のRobert Hovden氏）は、この描像が不完全であることを示した。硫化タンタルなどの物質について電子回折と計算モデリングを組み合わせた結果、電子結晶は原子固体とまったく同じように融けながら欠陥を蓄積していくことが分かった。部分的に無秩序化した中間状態を経て、最終的にはクラスターの周期的配列が完全に消え、電子の「液体」へと融解する（物理的な液体のように流れるわけではないが、秩序が失われるという意味で液体である）。実用上の要点は「制御できる」ことにある。超伝導状態はCDWの欠陥と共存しうるため、欠陥構造を精密に編集できれば超伝導体を操る手がかりになる。またCDWは一部の金属で電気伝導を妨げるため、これを調整すれば導体と絶縁体を高速に切り替えられる。これは神経細胞が信号を伝える様式に似ており、ニューロモルフィック計算の観点からも注目される。Hovden氏は「冶金学者は金属中の欠陥＝無秩序を制御して特定の性質を引き出す。同じ手法が量子材料にも使えるかもしれない」と述べ、これを「量子冶金学（quantum metallurgy）」と呼ぶ。『Matter』（2026年）掲載、DOI: 10.1016/j.matt.2026.102665。

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Magic-angle twisted bilayer graphene (MATBG) — two graphene sheets stacked with a ~1.1° twist — hosts ultra-flat electronic bands that give rise to superconductivity and a zoo of correlated phases. But the precise shape of those bands, once electron–electron interactions are switched on, had stayed hidden for lack of a high-resolution momentum-space probe. A team led by Shahal Ilani at the Weizmann Institute used the quantum twisting microscope (QTM) — an instrument that tunnels electrons between a sample and a graphene-tipped probe at a tunable twist — to directly image the interacting energy bands with unprecedented momentum and energy resolution.

Away from the magic angle the measured bands follow ordinary single-particle theory. At the magic angle, however, interactions completely transform them: the same band shows "light" (fast, itinerant) electrons at some momenta and "heavy" (slow, localized) electrons at others. On doping, the interplay of these light and heavy components drives bandwidth renormalization and Mott-like cascades. The result resolves a long-standing puzzle — the "dual nature" of MATBG's electrons — by showing it springs from electrons at different momenta within the same topological, heavy-fermion-like flat bands, and establishes the QTM as a powerful spectroscopic tool for quantum materials. Published in Nature 653, 68–75 (2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10378-x.

魔法角ねじれ二層グラフェン（MATBG）——2枚のグラフェンを約1.1°ずらして積層したもの——は超平坦な電子バンド（フラットバンド）を持ち、超伝導や多彩な相関相を生む。しかし、電子間相互作用を「入れた」ときのバンドの正確な形は、高分解能の運動量空間プローブがなかったため謎のままだった。ワイツマン科学研究所のShahal Ilani教授率いるチームは、試料とグラフェン探針の間で角度可変にトンネル電流を流す装置量子ツイスト顕微鏡（QTM）を用い、相互作用を含むエネルギーバンドをかつてない運動量・エネルギー分解能で直接撮像した。

魔法角から外れると、測定されたバンドは通常の単一粒子描像に従う。ところが魔法角では、相互作用がバンドを完全に作り変える——同じバンドが、ある運動量では『軽い』（速く動き回る）電子として、別の運動量では『重い』（遅く局在した）電子として振る舞うのだ。ドーピングすると、この軽い成分と重い成分の相互作用がバンド幅の繰り込みやモット的なカスケードを引き起こす。本成果はMATBG電子の「二重性」という長年の謎を、同一のトポロジカルな重い電子的フラットバンドの中で運動量の異なる電子に由来するものとして解明し、QTMを量子材料の強力な分光ツールとして確立した。『Nature』653巻68–75ページ（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41586-026-10378-x。

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In the 1940s Edward Purcell showed that placing an atom inside an electromagnetic resonator speeds up how fast it emits light — the Purcell effect, now a workhorse of quantum optics. Its acoustic analogue, in which an artificial atom in a solid relaxes by emitting phonons (quanta of sound) funnelled into a single engineered mechanical mode, had long been predicted but never cleanly observed. A team led by Marko Lončar at Harvard now reports the acoustic Purcell effect using a silicon-vacancy (SiV) colour centre — an atom-like spin qubit — embedded in a purpose-built diamond optomechanical crystal.

A co-localized optical mode lets the team read the colour centre with single-photon-level laser spectroscopy at millikelvin temperatures. When the spin qubit is tuned into resonance with the resonator's 12-GHz acoustic mode, its spin relaxation speeds up roughly tenfold, the signature of phonon emission being channelled into that single mode. The same colour centre also served as an atomic-scale probe of the structure's broadband phonon spectrum up to 28 GHz. Controlling spin–phonon coupling this way is a step toward phonon-based quantum networks, transducers and memories. Published in Nature (2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10495-7.

1940年代、Edward Purcellは、原子を電磁共振器の中に置くと光を放出する速さが増すことを示した——これがパーセル効果で、いまや量子光学の基幹技術である。その音響版、すなわち固体中の人工原子が、設計された単一の機械モードに集められたフォノン（音の量子）を放出して緩和する現象は、長く予言されながら明確には観測されていなかった。ハーバード大学のMarko Lončar教授率いるチームは、専用に作り込んだダイヤモンドのオプトメカニカル結晶に埋め込んだシリコン空孔（SiV）カラーセンター——原子のようなスピン量子ビット——を用いて、音響パーセル効果を観測した。

同じ場所に局在する光学モードを使い、ミリケルビン環境で単一光子レベルのレーザー分光によりカラーセンターを読み出す。スピン量子ビットを共振器の12 GHzの音響モードに共鳴させると、スピン緩和が約10倍速くなった。これはフォノン放出がその単一モードに集中していることの証拠である。このカラーセンターは、構造の広帯域フォノンスペクトル（最大28 GHz）を測る原子スケールのプローブとしても働いた。このようにスピン–フォノン結合を制御することは、フォノンを用いた量子ネットワーク・変換器・メモリへの一歩となる。『Nature』（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41586-026-10495-7。

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Scaling up spin-qubit processors needs not only high-fidelity gates but flexible connectivity — the ability to rearrange which qubits talk to which. Mobile qubits, physically shuttled across a chip, promise exactly that reconfigurability, much as trapped ions and optically tweezed atoms are moved in other platforms. Coherent shuttling of electron spins in silicon was shown recently, but a key open question remained: can you perform quantum gates directly on the moving spins? A team led by Lieven Vandersypen at QuTech / TU Delft (first author Y. Matsumoto) answers yes.

In a silicon device, the authors shuttle two electron-spin qubits and operate on them while in motion, demonstrating a two-qubit logic gate with about 99% fidelity and, crucially, quantum-state teleportation between qubits separated by 320 nm. Combining high-fidelity gates with on-chip transport means a processor could reconfigure its connectivity during operation, run different error-correcting codes on the same hardware, and dedicate regions to specific tasks such as measurement or entanglement generation. It is an important step toward scalable, reconfigurable silicon spin-qubit quantum computers. Published in Nature 653, 391–397 (2026), DOI: 10.1038/s41586-026-10423-9.

スピン量子ビット・プロセッサを大規模化するには、高忠実度のゲートだけでなく、どの量子ビットがどれと相互作用するかを組み替えられる柔軟な結合性（コネクティビティ）が必要だ。チップ上を物理的に運搬するモバイル量子ビットは、イオントラップや光ピンセット原子と同様に、まさにその再構成性をもたらす。シリコン中での電子スピンのコヒーレントな運搬（シャトリング）は最近示されたが、「動いているスピンに対して直接、量子ゲートを実行できるか」という重要な問いが残っていた。QuTech／デルフト工科大学のLieven Vandersypen教授率いるチーム（筆頭著者Y. Matsumoto）はこれに「できる」と答えた。

シリコン素子の中で、著者らは2つの電子スピン量子ビットを運搬しながら操作し、約99%の忠実度の2量子ビット論理ゲートを実証し、さらに重要なこととして320 nm離れた量子ビット間で量子状態のテレポーテーションを実現した。高忠実度ゲートとチップ上輸送を組み合わせれば、プロセッサは動作中に結合性を組み替え、同じハードウェア上で異なる誤り訂正符号を走らせ、測定やもつれ生成といった特定の用途に領域を割り当てられる。拡張可能で再構成可能なシリコン・スピン量子ビット計算機への重要な一歩である。『Nature』653巻391–397ページ（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41586-026-10423-9。

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Permanently shadowed regions near the lunar poles are prime candidates for hosting water ice, a critical resource for future exploration. A team led by Rishitosh K. Sinha (Physical Research Laboratory, with colleagues from India's lunar programme) analysed data from the Dual-Frequency Synthetic Aperture Radar (DFSAR) aboard India's Chandrayaan-2 orbiter, focusing on so-called "doubly shadowed" craters — locations shielded not only from direct sunlight but also from indirect, secondary illumination scattered off surrounding terrain, making them among the coldest and most sheltered spots on the Moon.

The radar polarimetry reveals scattering signatures consistent with ice buried beneath the surface in these doubly shadowed craters near the south pole. Because such sites are even better at trapping volatiles than ordinary permanently shadowed regions, they mark promising targets for future landers and resource prospecting — including follow-up missions in the Chandrayaan programme. As with all orbital radar detections, the evidence is indirect, and definitive confirmation awaits future in-situ exploration. Published in npj Space Exploration 2, 22 (6 May 2026), DOI: 10.1038/s44453-026-00038-9; the finding drew wide coverage in India in late May.

月の極域にある永久影領域は、将来の探査にとって重要な資源である水の氷が存在する有力候補地だ。Rishitosh K. Sinha氏（インド物理研究所, PRL）らのチームは、インドの月周回機チャンドラヤーン2号に搭載された二周波合成開口レーダー（DFSAR）のデータを解析した。対象は「二重に影になった（doubly shadowed）」クレーター——直接の太陽光だけでなく、周囲の地形で散乱された間接光（二次照明）さえ届かない、月面で最も低温で閉ざされた場所である。

レーダー偏波解析の結果、南極付近のこれらの二重影クレーターに、地下に埋もれた氷と整合する散乱シグネチャが見つかった。このような場所は通常の永久影領域よりもさらに揮発性物質を閉じ込めやすいため、チャンドラヤーン計画の後続ミッションを含む、将来の着陸機や資源探査の有望なターゲットとなる。ただし、軌道上レーダーによる観測は間接的な証拠であり、確定にはその場探査による確認が待たれる。『npj Space Exploration』2巻, 22（2026年5月6日付）掲載、DOI: 10.1038/s44453-026-00038-9。5月下旬にはインド国内で広く報道された。

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The Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) collaboration has, for the first time, detected ultra-high-energy (UHE) gamma rays — exceeding 100 TeV — from a gamma-ray binary: LS I +61° 303, a system in which a compact object orbits a massive star. Exploiting LHAASO's exceptional sensitivity and broad energy coverage, the team measured the source's energy spectrum up to about 200 TeV, confirming it as a UHE gamma-ray binary; in the KM2A array alone, 16 photon-like events above 100 TeV were identified against an estimated background of 5.1.

The collaboration also found that the gamma-ray flux varies with the system's ~26.5-day orbital period, and that this orbital modulation is energy dependent — a feature the authors interpret within a composite scenario in which leptonic and hadronic processes jointly contribute. The result provides critical evidence that gamma-ray binaries like LS I +61° 303 are potential "PeVatrons" — accelerators capable of pushing cosmic rays to PeV energies — imposing stringent new constraints on models of particle acceleration in extreme environments. Published in Physical Review Letters 136, 181001 (6 May 2026), DOI: 10.1103/7xhp-tff7 (arXiv:2510.23345); selected as an Editors' Suggestion and featured as a Physics Magazine Synopsis.

中国の高地宇宙線観測所（LHAASO）国際共同実験は、大質量星の周りをコンパクト天体が公転するガンマ線連星LS I +61° 303から、100 TeV（100兆電子ボルト）を超える超高エネルギー（UHE）ガンマ線を初めて検出した。LHAASOの卓越した感度と広いエネルギー帯域を活かし、チームはこの天体のエネルギースペクトルを約200 TeVまで測定し、UHEガンマ線連星であることを確認。KM2Aアレイ単独では、推定背景事象5.1に対し、100 TeV超の光子的事象16個が同定された。

さらに共同実験は、ガンマ線の明るさ（フラックス）が系の約26.5日の公転周期に伴って変動し、この「軌道変調」がエネルギーに依存することも発見した。著者らはこの特徴を、レプトン過程とハドロン過程が共に寄与する複合シナリオで説明できるとしている。この結果は、LS I +61° 303のようなガンマ線連星が、宇宙線をPeV（1000兆電子ボルト）のエネルギーまで加速しうる「ペバトロン」の候補であることを示す決定的な証拠であり、極限的な天体環境における粒子加速と放射の理論モデルに厳しい新たな制約を課すものだ。『Physical Review Letters』136巻181001（2026年5月6日付）に掲載、DOI: 10.1103/7xhp-tff7（arXiv:2510.23345）。Editors' Suggestionに選ばれ、Physics Magazine誌のSynopsisでも紹介された。

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Neutron stars — city-sized stellar remnants packing more mass than the Sun — should be scattered throughout the Milky Way, but unless they shine as pulsars or in X-rays, most are effectively invisible. A study led by Zofia Kaczmarek (Heidelberg University), with co-author Peter McGill (Lawrence Livermore National Laboratory) and colleagues, shows that NASA's upcoming Nancy Grace Roman Space Telescope, scheduled for launch in 2026, could find them anyway — through astrometric microlensing. When a neutron star passes in front of a background star, its gravity briefly brightens the star (photometry) and shifts its apparent position (astrometry); Roman's Galactic Bulge Time Domain Survey will monitor a ~1.7-square-degree field at a 12-minute cadence over six ~70-day seasons with ~10-millimagnitude photometric and ~1-milliarcsecond astrometric precision, enough to measure both effects.

Using dedicated Galactic models with four simulated neutron-star populations (Maxwellian natal-kick velocities of 150–450 km/s), the team found Roman could detect and characterize dozens of isolated neutron stars — the first large sample discovered through gravity alone — with direct mass measurements that photometry alone cannot deliver, and even identified a feature in the event-timescale–Einstein-radius plane that uniquely tags neutron-star lenses and is sensitive to the natal kicks they receive at birth in supernovae. Notably, this capability "wasn't part of the original plan": Roman's microlensing survey was designed for exoplanets, and the astrometric channel adds a whole new kind of science. Published in Astronomy & Astrophysics 707, A264 (2026), DOI: 10.1051/0004-6361/202558238 (arXiv:2601.10789).

中性子星——太陽より重い質量を都市サイズに詰め込んだ星の残骸——は天の川銀河のあちこちに散らばっているはずだが、パルサーとして電波を発するかX線で輝かない限り、そのほとんどは事実上「見えない」。ハイデルベルク大学のZofia Kaczmarek氏が率い、ローレンス・リバモア国立研究所（LLNL）のPeter McGill氏らが参加した研究は、2026年打ち上げ予定のNASAのナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡が、位置天文マイクロレンズ効果によってそれらを発見できることを示した。中性子星が背景の星の手前を通過すると、その重力で背景星が一時的に増光し（測光）、見かけの位置もわずかにずれる（位置天文）。ローマンの「銀河バルジ時間領域サーベイ」は約1.7平方度の領域を12分間隔・約70日×6シーズンで監視し、測光精度約10ミリ等級・位置精度約1ミリ秒角という性能で両方の効果を測定できる。

チームは専用の銀河系モデルに、超新星爆発時の「natal kick（誕生時の蹴り）」速度を150〜450 km/sの4通り（マクスウェル分布）で変えた中性子星集団を組み込んでシミュレーションを実施。ローマンが数十個の孤立中性子星を検出・特性評価できること——重力だけで発見された初の大規模サンプルとなる——を示し、測光だけでは不可能な質量の直接測定も可能だと結論づけた。さらに、事象継続時間とアインシュタイン半径の平面上に中性子星レンズだけに特徴的な「スパー（枝分かれ）」構造を同定し、それが誕生時の蹴り速度に敏感であることも突き止めた。注目すべきは、この能力が「当初の計画にはなかった」点だ。ローマンのマイクロレンズ観測は系外惑星探索用に設計されたが、位置天文チャンネルがまったく新しい科学を付け加えることになる。『Astronomy & Astrophysics』707巻A264（2026年）掲載、DOI: 10.1051/0004-6361/202558238（arXiv:2601.10789）。

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Superconducting quantum computers are vulnerable to ionizing radiation from cosmic rays and the environment. A radiation particle striking the silicon substrate creates rogue excitations called quasiparticles, which then disrupt the qubits built on top. The standard defence is gap engineering: tailoring the superconducting energy gap so that a barrier makes it harder for quasiparticles to reach the sensitive parts of the device. It was widely assumed that this largely solved the problem.

It does not. Using a 72-qubit Willow processor to perform rapid, repetitive measurements on qubits every few microseconds, researchers observed that correlated phase-error bursts persist in a gap-engineered array. Because the events are correlated across many qubits at once, they are especially damaging: quantum error-correcting codes are designed on the assumption that errors are largely independent, and a single radiation event that flips the phase of many qubits simultaneously can overwhelm that assumption. Identifying the mechanism that survives gap engineering is a necessary step toward shielding, materials choices or code designs that can tolerate it. Published in Physical Review X (2026), DOI: 10.1103/1bl4-b2f7.

超伝導量子コンピュータは、宇宙線や環境中の電離放射線に弱い。放射線粒子がシリコン基板に当たると準粒子（quasiparticle）と呼ばれる余分な励起が生じ、その上に作られた量子ビットを乱すからである。これに対する標準的な防御がギャップエンジニアリング——超伝導体のエネルギーギャップを設計し、準粒子が素子の敏感な部分へ到達しにくくなるエネルギー障壁を作る手法である。これで問題はおおむね解決したと広く考えられてきた。

そうではなかった。研究チームは72量子ビットのWillowプロセッサを用い、数マイクロ秒ごとに量子ビットを高速で繰り返し測定した結果、ギャップエンジニアリングを施した量子ビット配列でも相関した位相エラーのバーストが残ることを観測した。この現象が特に厄介なのは、多数の量子ビットで同時に相関して起こる点にある。量子誤り訂正符号は「エラーはおおむね独立に起こる」という前提のもとで設計されているため、1個の放射線イベントが多数の量子ビットの位相を一斉に反転させると、その前提が崩れて訂正能力を超えてしまう。ギャップエンジニアリングをすり抜ける機構を特定したことは、遮蔽・材料選択・符号設計といった次の対策を考えるうえで不可欠な一歩である。『Physical Review X』（2026年）掲載、DOI: 10.1103/1bl4-b2f7。

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Many quantum algorithms only beat classical ones if they can load classical data into the quantum computer quickly and coherently — a job for a quantum random-access memory (QRAM), which despite many proposals had seen few experimental realizations. A team led by Zhejiang University (F. Shen et al.) implemented a circuit-based bucket-brigade QRAM on a programmable superconducting quantum processor, mapping a binary tree of quantum routers onto a 2D grid of qubits.

Using an efficient gate-decomposition scheme — which shortens the circuit compared with the usual controlled-SWAP approach — plus an error-mitigation method, they realized QRAMs addressing four and eight classical bits, reaching query fidelities of 0.809 ± 0.025 and 0.604 ± 0.005 respectively. They also studied how errors propagate and how the scheme scales, giving experimental evidence for the noise resilience of the bucket-brigade design. The work remains a proof of principle: scaling up will need higher gate fidelities, lower cross-talk and error correction. Published in Nature Physics (online March 2026), DOI: 10.1038/s41567-026-03218-2; featured in a News & Views (5 May 2026), DOI: 10.1038/s41567-026-03273-9.

多くの量子アルゴリズムが古典アルゴリズムを上回るには、古典データを高速かつコヒーレントに量子コンピュータへ読み込む必要がある——これを担うのが量子ランダムアクセスメモリ（QRAM）だが、多数の提案がある一方で実験的な実現例はほとんどなかった。浙江大学（F. Shenら）を中心とするチームは、プログラム可能な超伝導量子プロセッサ上に、回路ベースのバケツリレー（bucket-brigade）型QRAMを実装し、量子ルーターの二分木を2次元の量子ビット格子に対応づけた。

効率的なゲート分解の手法（通常のcontrolled-SWAP方式より回路を浅くできる）と誤り低減法を用いて、4ビットと8ビットの古典データをアドレス指定するQRAMを実現し、クエリ忠実度はそれぞれ0.809 ± 0.025、0.604 ± 0.005に達した。誤差の伝播の仕組みや実装の拡張性も調べ、バケツリレー方式のノイズ耐性を示す実験的証拠を得た。本成果は原理実証の段階であり、大規模化にはゲート忠実度の向上、クロストークの低減、誤り訂正が必要となる。『Nature Physics』（2026年3月オンライン公開）掲載、DOI: 10.1038/s41567-026-03218-2。解説（News & Views、2026年5月5日）も参照、DOI: 10.1038/s41567-026-03273-9。

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A Japan-led team headed by Dr. Ko Arimatsu (National Astronomical Observatory of Japan / Ishigakijima Astronomical Observatory), with co-authors Fumi Yoshida, Tsutomu Hayamizu and others, has reported the first detection of an atmosphere around a trans-Neptunian object (TNO) other than Pluto. The target, (612533) 2002 XV93, is a "plutino" — a Kuiper-Belt body locked in the same 2:3 mean-motion resonance with Neptune as Pluto — with a radius of only about 250 km (diameter ~500 km), well below the size of dwarf planets such as Eris, Haumea, Makemake, and Quaoar, none of which has shown any detectable atmosphere in previous stellar-occultation searches (upper limits ~1–100 nanobar).

On 10 January 2024 the team conducted a coordinated stellar-occultation campaign as 2002 XV93 passed in front of a background star, using telescopes at Kyoto, Kiso, and Fukushima in Japan. The three light curves did not show the sharp dimming expected from a bare, airless body. Instead, they exhibited a smooth, gradual extinction — the unmistakable refractive signature of starlight bending through a thin gaseous envelope. Fitting the curves with a pure CH₄ (methane) atmosphere yields a best-fit surface pressure of about 124 nanobar, with a 100–200 nanobar range — roughly a hundred times thinner than Pluto's atmosphere, yet clearly above the upper limits set for any larger TNO.

This result challenges the standard volatile-retention picture, in which only the largest, gravitationally strongest TNOs are expected to hold gases against thermal escape. At 2002 XV93's size and temperature, any atmosphere should dissipate in less than ~1,000 years without continuous resupply, and recent James Webb Space Telescope observations have not detected the kind of widespread surface ices that could sublimate to feed it. The authors therefore favour two possibilities: (i) ongoing cryovolcanism delivering volatiles from a warmer interior, or (ii) a recent impact by a small icy body that liberated a transient atmosphere. If follow-up observations show the atmosphere fading over years to decades, the impact scenario is favoured; if it persists or varies seasonally, the cryovolcanic scenario is favoured. Either way, the discovery suggests that a non-trivial fraction of distant icy minor planets can host — at least transiently — atmospheres, and that the outer Solar System is geophysically far more active than previously assumed. The result has direct bearing on planetary formation theory, volatile transport in the Kuiper Belt, and the search for ongoing geological activity on small icy bodies. Published in Nature Astronomy, 4 May 2026.

国立天文台・石垣島天文台の有松亘准教授を筆頭著者とする日本主導の研究チーム（吉田二美、早水勉ほか）が、冥王星以外の太陽系外縁天体（Trans-Neptunian Object, TNO）として史上初めて大気の検出に成功した。観測対象は（612533）2002 XV93 ——海王星と2:3の平均運動共鳴を持ち冥王星と同じ軌道族に属する「プルーティノ」であり、半径わずか約250 km（直径約500 km）と、これまで大気が検出されなかったエリス・ハウメア・マケマケ・クワオアといった準惑星級TNO（直径約1000 km級）よりはるかに小さい。それらの先行観測では、表面気圧の上限値はわずか1〜100ナノバール程度にとどまっていた。

研究チームは2024年1月10日、京都・木曽・福島の3地点に望遠鏡を配置し、2002 XV93が背景の恒星の前を通過する「恒星掩蔽（stellar occultation）」現象を同時観測した。得られた3つの光度曲線は、大気のない天体に典型的な急峻な減光ではなく、なめらかで漸進的な減光を示した——これは星の光が薄い気体層を通過する際に屈折することで生じる、大気存在の決定的なサインである。純粋なCH₄（メタン）大気を仮定したモデルフィットでは、表面気圧は約124ナノバール（100〜200ナノバール）と推定された。これは冥王星大気の約100分の1という極めて希薄な大気でありながら、より大きなTNOに対する従来の上限値を明確に上回るものである。

この発見は、「揮発性物質の保持」に関する標準的な描像——大きく重力の強いTNOだけが熱的散逸に抗してガスを保持できる——に修正を迫る。2002 XV93のサイズと温度では、補給がなければ大気は1,000年以内に散逸してしまうはずであり、近年のジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）観測でも、表面に広範囲な揮発性氷の昇華源は確認されていない。著者らはふたつの可能性を提示している：（i）内部からの揮発性ガス供給を伴う氷火山活動（クライオボルカニズム）、または（ii）小さな氷天体との最近の衝突によって一時的に生じた過渡的な大気。今後の追観測で大気が数年〜数十年で薄れていくなら衝突起源説が有力となり、持続するか季節変動を示すなら氷火山起源説が支持される。いずれにせよ、本成果は遠方の氷小天体の少なくとも一部が——たとえ一時的にであっても——大気を持ちうることを示し、外縁太陽系がこれまで考えられていたよりも遥かに地球物理学的に活発であることを意味する。惑星形成論、カイパーベルト内の揮発性物質輸送、そして小さな氷天体での現在進行形の地質活動の探索にとって直接的な意義を持つ画期的成果である。Nature Astronomy誌に2026年5月4日付で掲載。

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A team at Aalto University's Low Temperature Laboratory (Department of Applied Physics), led by Academy Research Fellow Dr. Jere T. Mäkinen — with co-authors Petri J. Heikkinen, Samuli Autti, Vladislav V. Zavjalov, and Vladimir B. Eltsov (collaborators at Royal Holloway and Lancaster Universities) — has achieved the first connection of a time crystal to an external physical system. Time crystals, first proposed by 2004 Nobel Laureate Frank Wilczek in 2012, are an exotic phase of matter that spontaneously breaks continuous time-translation symmetry: their ground state moves in perpetual rhythm without consuming energy. Until now, every observed time crystal had to remain perfectly isolated, because any measurement or coupling to the outside world was expected to destroy its delicate motion. The Aalto team broke that barrier.

The researchers used radio waves to pump magnons — quasiparticles representing collective spin excitations — into a superfluid of helium-3 cooled to microkelvin temperatures, a small fraction of a degree above absolute zero. When the radio-wave pump was switched off, the magnons spontaneously self-organized into a continuous time crystal in the form of a magnon Bose-Einstein condensate. The crystal sustained itself for up to 10⁸ (one hundred million) oscillation cycles, lasting several minutes — orders of magnitude longer than typical quantum systems used in today's quantum computers — before fading below the detection threshold.

Crucially, the team showed that the time crystal's oscillation frequency couples to a macroscopic mechanical mode — the free surface waves of the surrounding superfluid — through the same equations that govern cavity optomechanics, the well-established framework used in gravitational-wave detectors such as LIGO. By reading out the mechanical mode rather than the crystal directly, the system can be probed and tuned without destroying the time-crystal state. "Perpetual motion is possible in the quantum realm so long as it is not disturbed by external energy input, such as by observing it. That is why a time crystal had never before been connected to any external system. But we did just that and showed, also for the first time, that you can adjust the crystal's properties using this method," says Mäkinen. The new platform — which the authors term time-crystal optomechanics — opens a path to ultra-precise quantum sensors, frequency-comb references for high-sensitivity measurements, and long-coherence memory systems for next-generation quantum computers. The work was performed using the facilities of OtaNano, Finland's national research infrastructure for nano-, micro-, and quantum technologies. Published in Nature Communications on 16 October 2025 and initially covered by Aalto University's press release, Phys.org, Optica/OPN, and Interesting Engineering in October–November 2025, with further coverage by SciTechDaily in March 2026 and major international re-coverage by ScienceDaily, ScienceSprings, and The Debrief in May 2026.

アールト大学（フィンランド）応用物理学科・低温研究室のJere T. Mäkinen博士（アカデミー研究フェロー）を筆頭著者とする研究チーム（共著者：Petri J. Heikkinen、Samuli Autti、Vladislav V. Zavjalov、Vladimir B. Eltsov ── 一部はロンドン大学ロイヤル・ホロウェイ校およびランカスター大学に所属）が、時間結晶を外部の物理系に接続することに史上初めて成功した。時間結晶とは、2004年ノーベル物理学賞受賞者フランク・ウィルチェックが2012年に提唱した「時間並進対称性を自発的に破る」物質の新たな相であり、その基底状態がエネルギーを消費せずに永久に振動を続けるという、量子力学の枠内で許される一種の「永久運動機関」である。これまで観測されたあらゆる時間結晶は、外部世界との結合や観測そのものが繊細な振動を破壊してしまうため、完全に孤立した状態で生成・観測されるしかなかった。アールト大学チームはこの壁を打ち破った。

研究チームは、絶対零度のごく近傍（マイクロケルビン領域）に冷却した超流動ヘリウム3に、ラジオ波を用いてマグノン（集団的スピン励起を表す準粒子）を注入。励起用ラジオ波を遮断すると、マグノンは自発的に組織化してマグノン・ボース＝アインシュタイン凝縮体としての連続時間結晶を形成した。生成された時間結晶は、最大10⁸（1億）サイクル・数分間にわたって持続して振動し続けたあとに観測限界以下まで減衰した——これは現在の量子コンピュータで使用されている量子系の典型的なコヒーレンス時間より桁違いに長い。

決定的に重要なのは、研究チームが時間結晶の振動周波数が、周囲の超流動の自由表面波という巨視的な機械的モードと、空洞オプトメカニクス（cavity optomechanics）を支配するのと同じ方程式によって結合することを示した点である。空洞オプトメカニクスは米国LIGO等の重力波検出器でも用いられる確立した枠組みであり、時間結晶そのものを直接観測する代わりに機械的モードを読み出すことで、時間結晶状態を破壊することなく系をプローブ・制御することが可能になる。「量子の領域では、観測などの外部からのエネルギー入力で乱されない限り、永久運動は可能だ。だからこそ、これまで時間結晶を外部システムに接続することは誰もできなかった。我々はまさにそれを実現し、さらにこの手法で時間結晶の性質を調整できることも初めて示した」とMäkinen氏は語る。著者らが時間結晶オプトメカニクス（time-crystal optomechanics）と名づけたこの新プラットフォームは、超高精度量子センサー、高感度測定の周波数コム基準、そして次世代量子コンピュータ向けの長コヒーレンス・メモリへの道を切り開く。実験はフィンランド国立ナノ・マイクロ・量子技術研究基盤OtaNanoの設備を用いて行われた。Nature Communications誌に2025年10月16日付で掲載され、アールト大学公式リリース、Phys.org、Optica/OPN、Interesting Engineering等で2025年10〜11月にかけて当初報道、2026年3月にSciTechDailyが、2026年5月にはScienceDaily、ScienceSprings、The Debrief等が大規模に国際的に再報道し、世界的に再び大きな注目を集めた。

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Magnons are quanta of spin waves — collective ripples in the magnetization of a magnetic solid, much like waves spreading across a pond. Because they live inside a solid and couple naturally to phonons, photons and qubits, and because their wavelengths can shrink to the nanometer scale, they are attractive building blocks for hybrid quantum systems and on-chip quantum information. Their great weakness has been a very short lifetime — a few hundred nanoseconds at most, far too brief for practical quantum operations. An international team led by Andrii Chumak at the University of Vienna has now extended that lifetime nearly a hundredfold, to as long as 18 microseconds.

The key was a new class of excitation — short-wavelength dipole-exchange magnons — driven in highly pure single-crystal yttrium iron garnet (YIG) spheres cooled to about 30 millikelvin. Short-wavelength magnons are inherently less sensitive to surface defects, which had previously capped magnon lifetimes. Strikingly, the team found the limit is set not by any fundamental law of physics but by material quality: even their least-pure sample beat all previous records, pointing to a clear path toward even longer-lived magnons. At 18 µs, magnon coherence rivals that of the transmon superconducting qubits in today's leading processors — raising the prospect of a programmable on-chip "quantum bus" linking many distant qubits, and of quantum computers as small as a 1-cent coin. Published in Science Advances (2026), DOI: 10.1126/sciadv.aee2344.

マグノンはスピン波の量子——磁性体の磁化に生じる集団的なさざ波で、池に広がる波紋のようなものである。固体の中に存在し、フォノン・光子・量子ビットと自然に結合でき、波長をナノメートルスケールまで縮められるため、ハイブリッド量子系やオンチップ量子情報の有望な構成要素とされる。その最大の弱点が寿命の短さで、せいぜい数百ナノ秒——実用的な量子操作にはあまりに短かった。ウィーン大学のAndrii Chumak氏が率いる国際チームは、この寿命を約100倍、最大18マイクロ秒にまで延ばした。

鍵となったのは、新しい種類の励起——短波長ダイポール交換マグノン——を、約30ミリケルビンまで冷却した超高純度の単結晶イットリウム鉄ガーネット（YIG）球の中で駆動したことである。短波長マグノンは表面欠陥の影響を本質的に受けにくく、この欠陥こそが従来マグノンの寿命を制限していた。注目すべきは、この限界が物理法則の根源ではなく材料の純度で決まるとチームが見出した点で、最も純度の低い試料でさえ過去の全記録を上回り、さらなる長寿命化への明確な道筋を示した。18マイクロ秒という寿命は、現在の最先端プロセッサで使われるトランズモン超伝導量子ビットのコヒーレンスに匹敵する。これにより、多数の離れた量子ビットを結ぶプログラム可能なオンチップ「量子バス」や、1セント硬貨ほどの大きさの量子コンピュータの実現が視野に入る。『Science Advances』（2026年）掲載、DOI: 10.1126/sciadv.aee2344。

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Relaxor ferroelectrics have powered ultrasound imaging, microphones and sonar for decades. Their remarkable electromechanical properties are thought to arise from nanoscale regions of local electric polarization, yet this internal structure had stubbornly eluded direct measurement, forcing researchers to rely on incomplete models. A team led by James LeBeau at MIT (co-first authors Menglin Zhu and Michael Xu), with collaborators at the University of Pennsylvania, Rice University, KAIST and the University of Alabama at Birmingham, has now directly characterised the three-dimensional atomic structure of a relaxor ferroelectric for the first time.

Studying the workhorse alloy lead magnesium niobate–lead titanate (PMN-PT), the team applied multislice electron ptychography (MEP): a nanoscale electron probe is scanned across the sample and the overlapping diffraction patterns are algorithmically reconstructed into a 3D map of atomic positions and polarization. The data reveal a layered hierarchy of chemical and polar order — and show that the polar regions are significantly smaller than earlier simulations predicted, with chemical disorder that previous models had not fully accounted for. Feeding these observations back into molecular-dynamics models markedly improved their agreement with reality, providing a firmer foundation for designing next-generation sensing, memory and energy materials. Published in Science 392(6797), 519 (2026), DOI: 10.1126/science.ads6023.

リラクサー強誘電体は、超音波画像診断、マイクロフォン、ソナーなどを数十年にわたって支えてきた材料である。その卓越した電気機械特性は、局所的な電気分極を持つナノスケール領域に由来すると考えられてきたが、この内部構造は直接測定を頑なに拒み続け、研究者は不完全なモデルに頼らざるを得なかった。MITのJames LeBeau教授率いるチーム（共同筆頭著者：Menglin Zhu氏・Michael Xu氏）は、ペンシルベニア大学、ライス大学、KAIST、アラバマ大学バーミンガム校などと共同で、リラクサー強誘電体の3次元原子構造を世界で初めて直接観測した。

センサーやアクチュエータに広く使われる合金ニオブ酸マグネシウム鉛–チタン酸鉛（PMN-PT）を対象に、チームはマルチスライス電子タイコグラフィー（MEP）を適用した。ナノスケールの電子線プローブで試料を走査し、重なり合う回折パターンをアルゴリズムで再構成して、原子位置と分極の3次元マップを得る手法である。データからは化学的秩序と分極秩序の階層構造が明らかになり、分極領域が従来のシミュレーション予測より大幅に小さいこと、そして従来モデルでは十分考慮されていなかった化学的無秩序の存在が示された。これらの観測を分子動力学モデルにフィードバックすると、モデルと現実の一致が顕著に改善し、次世代のセンシング・メモリ・エネルギー材料を設計するためのより確かな土台となる。『Science』392巻6797号, 519ページ（2026年）掲載、DOI: 10.1126/science.ads6023。

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Standard quantum mechanics contains two incompatible rules: smooth, deterministic evolution of the wavefunction, and the abrupt "collapse" that occurs upon measurement. Quantum collapse models resolve this tension by postulating that collapse happens spontaneously, without any observer — and some versions tie the mechanism to gravity. An FQxI-supported team led by PhD student Nicola Bortolotti (Enrico Fermi Research Centre, Rome), with Catalina Curceanu (INFN-LNF), Lajos Diósi (Wigner Research Centre / Eötvös Loránd University), Simone Manti and Kristian Piscicchia, asked a concrete question: if collapse is linked to gravity, what does that imply for time itself?

Examining the Diósi–Penrose model and, for the first time quantitatively, connecting the Continuous Spontaneous Localization (CSL) model to gravitational spacetime fluctuations, the team showed that if such models are correct, time must carry a tiny intrinsic uncertainty — a fundamental floor on how precise any clock can ever be. The predicted blur lies many orders of magnitude below what even the best atomic clocks can sense, so everyday timekeeping is untouched; but the result turns collapse models into concrete, in-principle testable statements at the interface of quantum mechanics and gravity. Published in Physical Review Research 7, 043166 (13 November 2025), DOI: 10.1103/p6tj-lg8l (arXiv:2504.06109); featured by ScienceDaily on 3 May 2026.

標準的な量子力学には、相容れない2つのルールが同居している。波動関数のなめらかで決定論的な時間発展と、測定の瞬間に起こる突然の「収縮（崩壊）」である。量子収縮モデルは、観測者がいなくても収縮が自発的に起こると仮定してこの緊張を解消しようとする理論群で、その一部はメカニズムを重力と結びつけている。FQxI（基礎的諸問題研究所）の支援を受け、ローマのエンリコ・フェルミ研究センター（CREF）の博士課程学生Nicola Bortolotti氏が主導し、Catalina Curceanu氏（INFNフラスカティ国立研究所）、Lajos Diósi氏（ウィグナー物理学研究センター／エトヴェシュ・ロラーンド大学）、Simone Manti氏、Kristian Piscicchia氏が参加したチームは、「収縮が重力と結びついているなら、時間そのものには何が帰結するか」という具体的な問いを立てた。

チームはディオシ–ペンローズ模型を検討するとともに、連続的自発局在化（CSL）模型と重力的な時空ゆらぎとの間に初めて定量的な関係を確立した。その結果、これらの収縮モデルが正しければ、時間は極小の内在的不確かさを持たねばならず、いかなる時計の精度にも原理的な下限が存在することが示された。予測される「にじみ」は最高性能の原子時計の感度をも桁違いに下回るため、日常の時刻計測には影響しない。しかしこの結果は、収縮モデルを量子力学と重力の境界領域における、原理的に検証可能な具体的主張へと変えるものだ。『Physical Review Research』7巻, 043166（2025年11月13日付）掲載、DOI: 10.1103/p6tj-lg8l（arXiv:2504.06109）。2026年5月3日にScienceDailyが特集した。

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Researchers at the University of Oxford (lead author Oana Băzăvan) have demonstrated, for the first time on any platform, "quadsqueezing" — a fourth-order generalized squeezing interaction — in a single trapped ion, alongside ordinary (second-order) squeezing and trisqueezing. Squeezing redistributes quantum uncertainty between conjugate variables (e.g. position and momentum); ordinary squeezed light already boosts the sensitivity of gravitational-wave detectors such as LIGO. Higher-order interactions generate richer, non-Gaussian quantum states useful for continuous-variable quantum computation, but they are usually far too weak to access directly.

Instead of driving a weak higher-order interaction head-on, the team combined two spin-dependent linear forces on the ion. Individually each is simple and linear, but applied together they amplify one another through non-commutativity (the order of quantum operations matters), implementing up to fourth-order nonlinear bosonic interactions mediated by the ion's spin. By tuning the frequencies, phases and strengths of the forces, the researchers selected which interaction appeared while suppressing unwanted terms, and confirmed the result by reconstructing the ion's motional quantum states — revealing the distinctive shapes of second-, third- and fourth-order squeezing. The quadsqueezing interaction was generated more than 100× faster than conventional methods. The approach builds on a 2021 theory by Raghavendra Srinivas and Robert Tyler Sutherland, with applications in quantum simulation, sensing and computing. Published in Nature Physics 22, 757–762 (2026), 1 May 2026, DOI: 10.1038/s41567-026-03222-6.

オックスフォード大学（筆頭著者：Oana Băzăvan）の研究チームが、1個のイオントラップを用いて、「クアッドスクイージング」（4次の一般化スクイージング相互作用）をあらゆるプラットフォームで初めて実証した。同じ装置で通常（2次）のスクイージングとトライスクイージングも生成している。スクイージングとは、共役な物理量（例：位置と運動量）の間で量子的な不確かさを再配分する操作で、通常のスクイーズド光はLIGOなどの重力波検出器の感度向上に既に使われている。高次の相互作用は、連続変数量子計算に有用な非ガウス型の豊かな量子状態を生み出すが、通常は弱すぎて直接扱えない。

研究チームは、弱い高次相互作用を正面から駆動するのではなく、イオンに働く2つのスピン依存の線形な力を組み合わせた。個々は単純で線形だが、同時に加えると非可換性（量子操作の順序が結果を変える性質）を通じて互いを増幅し、イオンのスピンを介して最大4次の非線形ボソン相互作用を実装する。力の周波数・位相・強度を調整することで、不要な項を抑えつつ目的の相互作用だけを選び出し、イオンの運動量子状態を再構成して——2次・3次・4次スクイージングに特有の形を可視化して——結果を確認した。クアッドスクイージング相互作用は従来手法より100倍以上速く生成された。本手法は2021年のRaghavendra SrinivasとRobert Tyler Sutherlandの理論に基づき、量子シミュレーション・量子センシング・量子計算への応用が期待される。『Nature Physics』22巻757–762ページ（2026年）、2026年5月1日付掲載、DOI: 10.1038/s41567-026-03222-6。

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Ian Powell, a physics lecturer at California Polytechnic State University (Cal Poly), with undergraduate researcher Louis Buchalter, has shown theoretically that periodically switching the magnetic flux threading a lattice on and off over time — a form of Floquet engineering (using periodic driving to shape quantum behaviour) — can reorganize a quantum system into unusual topological phases that have no static counterpart.

In conventional condensed-matter physics, a material's properties depend on what it is made of and how its atoms are arranged. This work argues that how a system is driven in time can be an equally powerful design knob: by flipping the flux between values in a controlled, time-periodic way, the authors find driven quantum phases — including topological ones — that simply do not exist in any static, unchanging material. Such periodically driven phases can be more robust against "noise" and imperfections, one of the central obstacles in quantum computing, making the approach relevant to error-resistant quantum computation and simulation. The result is a theoretical proposal, motivating future experimental work on periodically driven quantum matter. Published in Physical Review B (2026), 1 May 2026, DOI: 10.1103/c28t-x1dh (arXiv:2509.06897).

カリフォルニア州立工科大学（Cal Poly）の物理学講師Ian Powell氏が、学部生研究者Louis Buchalter氏とともに、格子を貫く磁束を時間的にオン・オフ周期変調すること——周期駆動で量子の振る舞いを設計するフロケ工学（Floquet engineering）の一種——によって、静的な物質には対応物が存在しない特異なトポロジカル相へ量子系を組み替えられることを理論的に示した。

従来の凝縮系物理学では、物質の性質は「何でできているか」「原子がどう並んでいるか」で決まる。本研究は、系を時間的にどう駆動するかが同じくらい強力な設計の“つまみ”になりうると主張する。磁束を制御された時間周期で切り替えることで、静的で変化しない物質には存在しない駆動量子相——トポロジカルな相を含む——が現れるという。こうした周期駆動相は「ノイズ」や不完全性に対してより頑健になりうるため、量子コンピューティングの中心的な障害の一つに関わり、誤りに強い量子計算・量子シミュレーションへの応用が期待される。本成果は理論提案であり、周期駆動量子物質の今後の実験研究を動機づけるものである。『Physical Review B』（2026年）掲載、2026年5月1日付、DOI: 10.1103/c28t-x1dh（arXiv:2509.06897）。

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A team led by the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) — with experimentation headed by Dr. Lingen Huang — has captured, step by step, how a solid is ionized into a hot, dense plasma. The work, carried out at the HED-HiBEF station of the European XFEL in Schenefeld near Hamburg, targets a very thin copper wire (about one-seventh the thickness of a human hair), which an intense optical pulse vaporizes into a plasma reaching several million degrees — conditions otherwise found only near neutron stars or in gamma-ray bursts, and central to inertial-confinement-fusion research.

The challenge is speed: ionization unfolds within picoseconds (trillionths of a second), so resolving it demands even shorter pulses — here two laser pulses of just 25 and 30 femtoseconds. The high-intensity optical laser ReLaX serves as the "pump" that ionizes the copper; the X-ray free-electron laser then acts as the "probe," its 8.2-keV photons tuned to resonantly interact with Cu²²⁺ ions (copper atoms stripped of 22 electrons). By scanning the pump–probe delay, the team built a frame-by-frame "movie": the number of Cu²²⁺ ions peaks about 2.5 ps after the laser hits and then disappears within roughly 10 ps as electrons recombine. The method offers improved diagnostics for laser-fusion research. Published in Nature Communications 17 (2026), DOI: 10.1038/s41467-026-71429-5.

ヘルムホルツ・ツェントルム・ドレスデン＝ロッセンドルフ（HZDR）を中心とするチーム（実験統括：Lingen Huang博士）が、固体が高温・高密度のプラズマへ電離していく過程を一コマずつ捉えた。実験はハンブルク近郊シェーネフェルトの欧州XFELのHED-HiBEFステーションで行われ、対象は人間の髪の約7分の1の細さの銅ワイヤ。強力な光パルスでこれを蒸発させると、数百万度に達するプラズマが生じる——これは中性子星の近傍やガンマ線バーストでしか見られない条件であり、慣性閉じ込め核融合の研究の中心でもある。

難しいのは速さである。電離はピコ秒（1兆分の1秒）のうちに進むため、分解にはさらに短いパルスが要る——本実験ではパルス幅がわずか25フェムト秒と30フェムト秒の2つのレーザーを用いた。高強度の光レーザーReLaXが銅を電離させる「ポンプ」、X線自由電子レーザーが「プローブ」として働き、その8.2 keVの光子はCu²²⁺イオン（電子を22個失った銅）と共鳴的に相互作用するよう調整されている。ポンプとプローブの遅延を走査することで、Cu²²⁺イオンの数がレーザー照射の約2.5ピコ秒後にピークを迎え、電子の再結合に伴い約10ピコ秒以内に消えていく様子を一コマずつ“映画”のように再構成した。本手法はレーザー核融合研究の診断手法の改善につながる。『Nature Communications』17巻（2026年）掲載、DOI: 10.1038/s41467-026-71429-5。